Em um churrasco, o carvão vegetal é utilizado como combustível. A combustão do carbono (C) libera energia na forma de calor:
Explique como essa liberação de energia ocorre e relacione com a sensação de calor percebida ao se aproximar da churrasqueira.
Passo 1
O enunciado nos dá a reação de combustão do carbono sólido, com entalpia de reação negativa:
O conteúdo envolvido é termodinâmica química, em particular entalpia de reação e energia de ligação, e também mecanismos de transferência de calor para o ambiente.
Passo 2
A liberação de energia ocorre porque, no processo, algumas ligações químicas são quebradas e outras são formadas:
- É preciso fornecer energia para quebrar a ligação
da molécula de e também arrancar átomos de carbono do carvão. - Ao formar a molécula de
, criam-se duas ligações , que são ligações mais fortes (e portanto de menor energia) do que aquelas quebradas.
Como a energia liberada na formação das ligaçõesé maior do que a energia consumida na quebra da ligação , o balanço global resulta em energia liberada ao meio, caracterizando .
Passo 3
A energia liberada pela reação exoterma aquece imediatamente os gases e as brasas, elevando sua temperatura. Esse calor chega até nós por dois mecanismos principais:
— Radiação: as brasas emitem radiação infravermelha, que atinge a nossa pele diretamente.
— Convecção: o ar aquecido junto às brasas sobe e se espalha, transportando energia térmica até o nosso corpo.
— Radiação: as brasas emitem radiação infravermelha, que atinge a nossa pele diretamente.
— Convecção: o ar aquecido junto às brasas sobe e se espalha, transportando energia térmica até o nosso corpo.
Passo 4
Quando nos aproximamos da churrasqueira, nossos sensores de calor na pele captam esse infravermelho e o fluxo de ar quente. Essa estimulação faz com que percebamos uma sensação de calor mais intensa quanto mais próximo estivermos, pois tanto a intensidade da radiação quanto a temperatura do ar convectivo aumentam.
Resposta
A combustão do carbono é exotérmica porque forma ligações
mais fortes do que as quebradas, liberando
por mol de
. Essa energia aquece as brasas e o ar, que transmitem calor por radiação infravermelha e convecção, gerando a sensação de calor ao chegar perto da churrasqueira.