O processo de respiração de E. coli para a produção de enzima, consome Glicose gerando dióxido de carbono, água e energia de acordo com as equações abaixo:
Dado: Glicose:
; dióxido de carbono:
; água líquida:
285,5 KJ/mol
Considere que a diferença entre as condições padrões e
(temperatura de crescimento da E. coli) seja insignificante e que toda a energia gerada na reação esteja na forma de calor.
a) Determine o calor de reação da respiração aeróbica
b) Determine a quantidade de energia liberada por unidade de tempo para um consumo de glicose de
para cada litro de reação
c) Determine a quantidade total de energia liberada em um reator de 100 L
d) Supondo que todo o calor gerado por essa reação seja transferido a uma serpentina em que passa água gelada a
e que ela saia a
, estime a vazão de saída de água no sistema.
e) uma vazão de
. Estime a temperatura de saída da água
f) Supondo que a temperatura do reator seja controlada por uma serpentina onde a água entra a uma temperatura de
e sai a uma temperatura de
, estime a vazão volumétrica de água necessária.
Considere que a diferença entre as condições padrões e
a) Determine o calor de reação da respiração aeróbica
b) Determine a quantidade de energia liberada por unidade de tempo para um consumo de glicose de
c) Determine a quantidade total de energia liberada em um reator de 100 L
d) Supondo que todo o calor gerado por essa reação seja transferido a uma serpentina em que passa água gelada a
e) uma vazão de
f) Supondo que a temperatura do reator seja controlada por uma serpentina onde a água entra a uma temperatura de
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que o exercício está pedindo. A gente tem uma reação de respiração aeróbica da bactéria E. coli que consome glicose e oxigênio, transformando-os em dióxido de carbono, água e liberando energia na forma de calor. O conteúdo principal aqui é Termodinâmica de Reações Químicas, especialmente o cálculo do Calor de Reação usando as entalpias de formação dos reagentes e produtos. Para resolver esse exercício, vamos precisar entender como calcular a variação de entalpia da reação e aplicar isso para responder às diferentes partes do problema.
Passo 2
Vamos começar pela parte a), que pede para determinar o calor de reação da respiração aeróbica. Para isso, precisamos usar a equação de entalpia de reação:
Isso significa que somamos as entalpias de formação dos produtos multiplicadas pelos seus coeficientes estequiométricos e subtraímos a soma das entalpias de formação dos reagentes, também multiplicadas pelos seus coeficientes.
Passo 3
Vamos identificar os reagentes e produtos da reação:
Reagentes:
- 1 mol de glicose (
) com - 12 mols de oxigênio (
) com (elemento na forma padrão tem entalpia de formação zero)
Produtos:
- 6 mols de dióxido de carbono (
) com - 6 mols de água (
) com
Passo 4
Agora, aplicando a fórmula da entalpia de reação:
Vamos calcular cada parte separadamente.
Passo 5
Calculando os produtos:
Somando os produtos:
Calculando os reagentes:
Somando os reagentes:
Passo 6
Substituindo de volta na fórmula:
Resposta
a) O calor de reação da respiração aeróbica é
.