A combustão de 1 mol de metano libera -890 kJ . a) Calcule o calor liberado na combustão completa de 10 g de metano. b) Explique por que o valor é negativo.
Passo 1
O enunciado fornece e pede o seguinte:
- Dado: a combustão de
mol de metano libera . - Dado: massa de metano para queimar
. - Pedidos:
(a) Calcular o calor liberado na combustão completa dede metano.
(b) Explicar por que o valor obtido é negativo.
Passo 2
Converter massa em número de mols. Para isso precisamos da massa molar do metano
. A massa molar é a soma das massas atômicas dos átomos da molécula e indica quantos gramas correspondem a
mol daquela substância.
Calculemos:
Calculemos:
Passo 3
Fórmula para converter massa em mols:
, onde
é o número de mols,
é a massa em gramas e
a massa molar em
. Substituindo os valores:
Agora calculando:
Explicação rápida: isso significa que
de
são aproximadamente
vezes a quantidade de matéria de
mol.
Passo 4
Usar a energia liberada por mol para obter a energia total liberada para
mols. A relação é linear:
onde
é a entalpia de combustão por mol (aqui
) e
é o calor total liberado (em
). Substituindo:
Fazendo a multiplicação:
Unidades conferem:
.
Passo 5
Arredondamento e apresentação do resultado prático. Dependendo do número de algarismos significativos desejado:
- Valor calculado com precisão:
. - Arredondando a três algarismos significativos:
. - Arredondando a dois algarismos significativos (porque a massa
tem dois algarismos): (isto é, ).
Passo 6
Explicação didática por que o valor é negativo (ou seja, por que se diz que o processo “libera” calor).
- Convenção de sinais em termodinâmica: quando um sistema libera calor para o ambiente, a variação de entalpia associada ao processo é negativa. Por isso
é negativo para combustões que liberam energia. - Físico-quimicamente: combustão é reação em que se quebram ligações dos reagentes (aqui
e ) e se formam novas ligações nos produtos ( e ). Formar ligações costuma liberar energia; se a energia liberada na formação das novas ligações é maior do que a energia gasta para quebrar as ligações iniciais, há liberação líquida de energia. Essa liberação aparece como entalpia de reação negativa. - Intuição prática: sentir calor (chama) significa que a reação está cedendo energia para o meio — por isso dizemos que a combustão é exotérmica e
.
Passo 7
Resumo rápido para usar em prova (passos memorizáveis):
- Calcule
da substância (g/mol). - Ache
. - Multiplique
. - Interprete o sinal:
significa liberação de calor (exotérmico).
Resposta
(a)
(valor calculado; aproximando:
ou, com 2 algarismos significativos,
).
(b) O valor é negativo porque a combustão é exotérmica: a reação libera calor para o ambiente, portanto a entalpia de combustão é negativa — as ligações formadas nos produtos liberam mais energia do que a energia gasta para quebrar as ligações dos reagentes.
(b) O valor é negativo porque a combustão é exotérmica: a reação libera calor para o ambiente, portanto a entalpia de combustão