Questão 08.
a) O hidrogênio é um combustível bastante atraente, uma vez que sua queima libera energia e que o único produto formado é a água. Calcule o calor liberado na combustão de 1 mol de
, produzindo
.
b) O processo seria mais ou menos eficiente, se água gasosa fosse produzida? Qual é a diferença em
?
b) O processo seria mais ou menos eficiente, se água gasosa fosse produzida? Qual é a diferença em
Passo 1
O enunciado pede duas coisas:
- Calcular o calor liberado na combustão de 1 mol de
quando o produto é . - Dizer se o processo seria mais ou menos eficiente se o produto fosse
e calcular a diferença em .
Informações necessárias (não dadas no enunciado, vou usar valores padrão de entalpias de formação a
e
, retirados de tabelas termodinâmicas padrão):
Observação sobre sinal: uma entalpia de reação
significa que o processo é exotérmico — libera calor.
Passo 2
Conceito usado (explicadinho): entalpia padrão de formação
é a variação de entalpia na formação de 1 mol de uma substância a partir dos elementos em seu estado padrão. A Lei de Hess diz que a entalpia de uma reação pode ser obtida somando as entalpias de formação dos produtos (com seus coeficientes estequiométricos) e subtraindo as entalpias de formação dos reagentes. Em fórmula:
onde
são os coeficientes estequiométricos (positivos).
Passo 3
Escrevendo a reação balanceada (por mol de
consumido):
Explicação rápida: precisamos de meia molécula de
para formar uma molécula de
, por isso o coeficiente
. Como estamos calculando por 1 mol de
, a reação está escrita na base correta.
Passo 4
Aplicando a fórmula de entalpia de reação para água líquida:
Substituindo os valores:
Interpretação: a combustão de 1 mol de
formando
libera
; o valor negativo indica liberação de calor (exotérmico).
Passo 5
Agora faço o mesmo para o caso em que o produto é
. A reação por mol de
é:
Usando a mesma fórmula:
Interpretação: formando vapor de água, a combustão libera
por mol de
.
Passo 6
Diferença entre produzir
e
:
Significado: o valor negativo mostra que a reação que forma água líquida libera
a mais do que a reação que forma vapor. Em termos práticos: se a água formada for vapor, o processo é menos eficiente (libera menos energia) — perde-se cerca de
por mol de
porque essa energia fica “consumida” na vaporização (calor latente) da água.
Passo 7
Resumo prático e como usar isso na prova: escreva a reação balanceada por mol de reagente; use
; lembre que
de elementos no estado padrão é zero; subtraia corretamente e interprete o sinal negativo como energia liberada. Se te pedirem diferença entre formar líquido e gás, faça a subtração direta entre os dois
.
Resposta
a)
b) Seria menos eficiente formando ; diferença
b) Seria menos eficiente formando