Quando uma amostra de NaOH de
é dissolvida em 100 g de água num frasco de Dewar com capacidade calorífica desprezível, a temperatura da mistura aumenta de 21,6
para
. Calcule
para o processo
. Suponha que o calor específico da solução é o mesmo da água pura,
.
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado dá e o que pede (sem resolver ainda). Dados extraídos do enunciado:
- massa de
: . - massa de água:
. - capacidade calorífica da solução (assumida igual à da água):
. - temperatura inicial:
. - temperatura final:
. - frasco de Dewar com capacidade calorífica desprezível (logo, despreza-se o calor absorvido pelo recipiente).
O enunciado pede: calcular
(entalpia da reação) para
por mol de
. Neste experimento o aquecimento da solução indica que a dissolução libera calor (processo exotérmico).
Passo 2
Explicação do método (fórmulas e significado das grandezas):
- A quantidade de calor absorvida pela solução é dada por
onde
é a massa total da solução (água + soluto),
é o calor específico e
é a variação de temperatura. Aqui
é o calor ganho pela solução (positivo se a solução aquece).
- O calor liberado pela reação (dissolução) é o negativo do calor ganho pela solução:
- Em condições de pressão constante (situação usual em laboratório aberto), a entalpia da reação por mol é
onde
é o número de mols de
que reagiram. Sinal:
indica reação exotérmica.
Passo 3
Calcular a massa total da solução:
Passo 4
Calcular a variação de temperatura
:
(Lembrete: uma variação em graus Celsius é numericamente igual em kelvin.)
Passo 5
Calcular o calor absorvido pela solução usando
.
Primeiro calcule :
Primeiro calcule
Agora multiplica pela massa total:
Portanto a solução ganhou
.
Passo 6
Interpretar o sinal do calor da reação:
- A solução ganhou calor (
), então a dissolução liberou esse calor. Logo
Passo 7
Calcular o número de mols de
. Mmassa molar aproximada de
:
Então o número de mols é
Passo 8
Calcular
por mol usando
:
Converter para
:
(aproximando a três algarismos significativos). O sinal negativo confirma que a dissolução de
é exotérmica.