Questão 32. Bolsas térmicas podem ser preparadas pela dissolução de sais que liberem ou absorvam calor em relação às vizinhanças. O nitrato de amônio possui entalpia de dissolução de
. Calcule a massa aproximada de sal a ser dissolvida para conseguir que uma bolsa térmica com meio litro de água pura a
sofra um resfriamento de
.
Dados: assumir o calor específico da solução igual a
;
B ( ) 61 g ( )
D ( )
E ( ) 40 g
Passo 1
O enunciado pede a massa aproximada de nitrato de amônio que deve ser dissolvida para resfriar uma bolsa térmica contendo meio litro de água pura de
até
(queda de
). Dados e informações fornecidas:
- Entalpia de dissolução do nitrato de amônio:
(peguei este valor do enunciado). - Volume de água:
→ massa da água (assumindo densidade ). - Queda de temperatura desejada:
. - Calor específico da solução:
(peguei este valor do enunciado). - Queremos encontrar a massa do sal
(em gramas).
Observação importante:significa que a dissolução é endotérmica — o sal absorve calor do meio e, por isso, a solução resfria.
Passo 2
Princípio físico que vamos usar (balanço de energia): o calor absorvido pela dissolução do sal vem da solução (água + sal dissolvido), portanto
Vamos traduzir isso em uma equação. Seja
a massa do sal em gramas e
a massa molar do nitrato de amônio. O número de mols dissolvidos é
O calor absorvido pela dissolução é
O calor perdido pela solução ao resfriar
é
já que a massa da solução é a massa da água mais a massa do sal dissolvido (usamos isto porque o enunciado fornece o
da solução). Igualando os módulos:
Passo 3
Calcular a massa molar
do
(nitrato de amônio). Usando massas atômicas aproximadas:
-
: (dois átomos → ), -
: (quatro átomos → ), -
: (três átomos → ).
Somando:
Transformar
para joules por mol:
Substituindo todos os valores na equação do balanço:
Fazer simplificações passo a passo:
Logo
Desenvolvendo:
Isolando
:
Calculemos o quociente:
Arredondando para massa aproximada:
.
Passo 4
Comentário didático e verificação rápida: se ignorássemos a pequena contribuição da massa do sal na massa da solução (ou seja, tomar apenas
), teríamos
mols necessários
, massa
.
Isso mostra que a aproximação dá cerca de , mas incluindo corretamente a massa do sal na solução obtivemos
. Como o enunciado pede massa aproximada e deu opções, a mais correta é
. Força aí — você consegue na prova!
Isso mostra que a aproximação dá cerca de