A equação
trata de uma reação muito utilizada na Química: a combustão completa do gás de cozinha (butano). Entretanto, a combustão é um fenômeno exotérmico, usado como fonte de calor, aspecto muito explorado pela Física. O fato é que essa equação revela uma proporcionalidade para a reação que representa: para queimar 30 g de gás de cozinha, são necessários cerca de 108 g de gás oxigênio. São liberadas 12 mil calorias de calor com a queima de 1 g de butano. Uma panela com 3 kg de água estava sendo aquecida pela queima de gás de cozinha liberado por uma boca de fogão. Se
do calor gerado é absorvido pela água, quanto oxigênio deve ser consumido para que essa porção de água seja aquecida de
até
? Dados: calor específico da água
.
a) 72 g
b) 81 g
c) 78 g
d) 96 g
a) 72 g
b) 81 g
c) 78 g
d) 96 g
Passo 1
O enunciado fornece os seguintes dados e pede uma quantidade de oxigênio:
- Equação da combustão (informação contextual):
. - Proporcionalidade dada: para queimar
de butano são necessários cerca de de . - Calor liberado pela queima do butano:
por de butano. - Massa de água na panela:
(ou seja, ). - Fração do calor gerado absorvida pela água:
. - Temperaturas inicial e final da água: de
até . - Calor específico da água:
.
O que se pede: calcular a massa deque deve ser consumida para que a porção de água seja aquecida de até , considerando os dados acima.
Passo 2
Calcular o calor necessário para aquecer a água usando a fórmula do calor sensível:
onde:
-
é o calor absorvido pela água (em ), -
é a massa da água (em ), -
é o calor específico (em ), -
é a variação de temperatura (em ).
Aqui,
,
e
Portanto,
Passo 3
Levar em conta que apenas
do calor gerado pela combustão é absorvido pela água. Se
é o total de calor liberado pela queima do combustível, então
Isolando
,
Ou seja, a combustão precisa liberar
no total para que
disso (ou
) vá para a água.
Passo 4
Determinar a massa de butano necessária sabendo que cada grama de butano libera
. Se
é a massa de butano (em
),
Logo
Portanto queimaram-se
de butano para fornecer o calor necessário.
Passo 5
Usar a proporcionalidade fornecida para converter massa de butano queimada em massa de oxigênio consumida. O enunciado diz que para
de butano são necessários
de
. Assim, para
de butano a massa de
necessária é
Calculemos:
Portanto
Resposta
72 g