QUESTÃO 01: Uma amostra de 25,0 \mathrm{~mL} de benzeno a 19,9{ }^{\circ} \mathrm{C} foi resfriada para o seu ponto de fusão, 5,5^{\circ} \mathrm{C}, e, em seguida, solidificada. Qual a foi a energia liberada na forma de calor nesse processo? [ \boldsymbol{\rho} benzeno =\mathbf{0 , 8 0} \mathbf{g ~ m L}^{-\mathbf{1}}, \mathbf{c}_{\mathrm{s}}( benzeno )=\mathbf{1 , 7 4} \mathbf{J ~ g}^{-\mathbf{1}}{ }^{\circ} \mathbf{C}^{-\mathbf{1}}, \Delta \mathbf{H}_{\text {fusão }}ã { }_{(\text {benzeno })}=127 \mathbf{~ J ~ g}^{-1} ]

Passo 1

O enunciado envolve Termoquímica: temos uma amostra de benzeno líquida que é resfriada de 19,9^\circ\mathrm{C} até o ponto de fusão ( 5,5^\circ\mathrm{C}) e depois solidifica. Precisamos calcular a energia liberada por: 1) resfriamento da fase líquida e 2) solidificação. Para isso usaremos massa \times calor específico \times variação de temperatura e massa \times entalpia de fusão.

Passo 2

Calcular a massa de benzeno a partir do volume e da densidade:
m = \rho \times V = (0,80~\mathrm{g/mL}) \times (25,0~\mathrm{mL}) = 20,0~\mathrm{g}.

Passo 3

Energia liberada ao resfriar o líquido de 19,9^\circ\mathrm{C} para 5,5^\circ\mathrm{C}:
Q_1 = m \, c \, \Delta T
onde \Delta T = 5,5 - 19,9 = -14,4^\circ\mathrm{C} (sinal negativo indica liberação). Em módulo,
Q_1 = 20,0~\mathrm{g} \times 1,74~\mathrm{J/(g\,^\circ C)} \times 14,4^\circ\mathrm{C} = 501~\mathrm{J}.

Passo 4

Energia liberada na solidificação (fase muda de líquida para sólida) usando a entalpia de fusão:
Q_2 = m \,\Delta H_{\text{fusão}} = 20,0~\mathrm{g} \times 127~\mathrm{J/g} = 2540~\mathrm{J}.ã

Passo 5

Energia total liberada é a soma dos dois termos:
Q_{\text{total}} = Q_1 + Q_2 = 501~\mathrm{J} + 2540~\mathrm{J} = 3041~\mathrm{J} \approx 3,04~\mathrm{kJ}.

Resposta

A energia liberada no processo é aproximadamente 3{,}04\\ \mathrm{kJ}.

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