Etanol, metano e metanol são combustíveis de uso amplo. Hidrogênio molecular, utilizado em ônibus espaciais, tem sido objeto de muitos estudos visando a seu maior uso. São dadas as equações de combustão completa de 1 mol de cada uma dessas substâncias, bem como as respectivas variações de entalpia.
Consultando as massas molares em sua tabela periódica, demonstre através dos cálculos qual combustível é mais eficiente.
Consultando as massas molares em sua tabela periódica, demonstre através dos cálculos qual combustível é mais eficiente.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado quer que a gente descubra qual dos quatro combustíveis (etanol, metano, metanol e hidrogênio) libera mais energia por massa quando queima completamente. Isso é Termoquímica (variação de entalpia de reação) e vai precisar de:
- As entalpias de combustão dadas (ΔH).
- As massas molares de cada substância (tabela periódica).
- Cálculo de energia por grama (ou por quilograma).
Passo 2
Primeiro, vamos achar a massa molar (M) de cada combustível usando a tabela periódica. Lembra que a massa molar é a soma das massas atômicas de cada átomo na fórmula:
- Etanol, C₂H₅OH:
- Metano, CH₄:
- Metanol, CH₃OH:
- Hidrogênio, H₂:
Passo 3
Agora, calculamos a energia liberada por grama de combustível. Como ΔH está em kJ por mol, dividimos o valor absoluto de ΔH (kJ/mol) pela massa molar (g/mol) pra ter kJ/g:
- Etanol:
- Metano:
- Metanol:
- Hidrogênio:
Passo 4
Vamos comparar:
- Hidrogênio: 143 kJ/g
- Metano: 55,6 kJ/g
- Etanol: 29,8 kJ/g
- Metanol: 22,7 kJ/g
Quanto maior o número, mais energia por massa o combustível libera.
Resposta
O combustível mais eficiente (maior energia por massa) é o hidrogênio.