Admita que a saliva transfere 200 J sobre a forma de calor por cada 5 moles CO2 libertado pela anidrase carbônica fazendo com que a temperatura do gás sofra uma variação de 2,5^circ C. Sabendo que a reação anterior é realizada à pressão atmosférica determine a capacidade calorifica a pressão e volume constante.
Um aquecedor tem uma potência de 50 KW atingindo uma temperatura interna de 150^circ C. Este aquecedor transfere o calor para uma sala de 6 m^2 com um pé direito (altura) de 2,50 que se encontra a 20^circ C.
Qual o calor transferido para a sala? Considera a sala como uma fonte fria.

Passo 1

Então, temos duas “mini-questões” aqui:
  1. Na reação catalisada pela anidrase carbônica, a saliva fornece 200 J de calor para 5 mol de CO₂ e o gás sofre ΔT = 2,5 °C, tudo a pressão constante. Precisamos achar as capacidades caloríficas molares e .
  2. Um aquecedor elétrico de potência atinge internamente e passa calor pra uma sala (área do chão 6 m² e altura 2,5 m) que está a . Queremos saber qual é o calor que esse aquecedor consegue transferir para a sala, tratando a sala como fonte fria.
Os conteúdos envolvidos são:
  • Calorimetria e definição de e para gás ideal;
  • Relação ;
  • Máquinas térmicas (aqui usamos o conceito de bomba de calor de Carnot e seu coeficiente de desempenho).

Passo 2

Resolvendo a parte 1 (capacidades caloríficas):
  1. Definição de qrm total = 200 J, n = 5 mol Longrightarrow qrm mol = qrm totaln = 2005 = 40 J/mol : é a quantidade de calor absorvido por mol por grau quando a pressão é constante.
  2. Primeiro, achamos o calor por mol: Cp ;=;qrm molDe
  3. Como a variação de temperatura é , temos

Passo 3

Agora achamos Cp - Cv = R, . Para gás ideal vale
Cv = Cp - R = 16 - 8,314 approx 7,686 J/(molcdot K)
onde . Logo

Passo 4

Parte 2 (calor transferido para a sala):
  1. A gente trata o aquecedor como uma bomba de calor ideal (Carnot) que recebe trabalho elétrico Th = 150 + 273 = 423 K, Tc = 20 + 273 = 293 K , mas como não nos deram tempo, trabalhamos em potência. Primeiro, convertemos temperaturas pra Kelvin: COP = QhW = ThTh - Tc
  2. O coeficiente de desempenho (COP) de uma bomba de calor de Carnot, para aquecimento, é COP = 423423 - 293 = 423130 approx 3,25
  3. Calcula: Qh = COP,times P = 3,25 times 50 kW = 162,5 kW
  4. Então, a taxa de calor entregue à sala (potência térmica ) é

Resposta

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