(UFRGS-RS) No filme O Náufrago, o personagem teve de iniciar uma fogueira a partir do aquecimento de cascas secas de coco através do calor gerado pelo atrito de pedaços de madeira. Quimicamente, o atrito de pedaços de madeira serve como:
a) entalpia inicial.
b) catalisador.
c) calor de combustão.
d) inibidor.
e) energia de ativação.
a) entalpia inicial.
b) catalisador.
c) calor de combustão.
d) inibidor.
e) energia de ativação.
Passo 1
O enunciado apresenta uma situação: ao tentar iniciar uma fogueira, o atrito entre pedaços de madeira aquece as cascas de coco e permite o início da queima. A pergunta é: quimicamente, o atrito de pedaços de madeira serve como qual das opções seguintes?
As alternativas dadas são:
a) entalpia inicial.
b) catalisador.
c) calor de combustão.
d) inibidor.
e) energia de ativação.
As alternativas dadas são:
a) entalpia inicial.
b) catalisador.
c) calor de combustão.
d) inibidor.
e) energia de ativação.
Passo 2
Vamos entender o que cada alternativa quer dizer, começando por definir cada termo de forma clara e simples.
- Entalpia inicial: seria a energia interna total do sistema no começo; normalmente a entalpia (
) refere-se ao conteúdo energético de reagentes ou produtos, e mudanças de entalpia ( ) falam se a reação libera ou absorve calor. Dizer “entalpia inicial” não é um termo comum para o papel do atrito. - Catalisador: é uma substância que aumenta a velocidade de uma reação sem ser consumida, normalmente diminuindo a barreira de energia que precisa ser vencida.
- Calor de combustão: é a quantidade de calor liberada quando uma substância queima completamente (uma grandeza termodinâmica, por exemplo
). - Inibidor: é uma substância que diminui a velocidade de uma reação.
- Energia de ativação: é a energia mínima que as moléculas precisam ter para que a reação ocorra; normalmente denotada por
. É a “barreira” no diagrama energia vs. coordenada da reação. Agora explico o conceito de energia de ativação com calma e um pouco de intuição física: pense nas moléculas dos pedaços de madeira (ou das cascas de coco) como pequenas bolinhas que se movem com várias energias. Mesmo quando a reação é favorável termodinamicamente (por exemplo, combustão libera energia, ), as moléculas ainda precisam de uma energia mínima para reorganizar ligações e formar produtos. Essa energia mínima é a energia de ativação . Sem fornecê-la, a reação fica “presa” apesar de ser energeticamente favorável. O atrito transforma trabalho mecânico em calor localizado, aumentando a energia cinética das moléculas locais — ou seja, fornece energia para que algumas moléculas atinjam ou excedam e a reação possa começar.
Passo 3
Um pouquinho mais técnico, mas ainda direto: a velocidade de uma reação depende da fração de moléculas com energia ≥
. A equação de Arrhenius dá essa dependência (vou só mostrar a forma e explicar o significado):
Aqui
é a constante de velocidade da reação,
é um fator pré-exponencial que depende da frequência de colisões e orientação,
é a constante dos gases e
é a temperatura absoluta. Repare que, se a temperatura
aumenta, o expoente
fica menos negativo e
cresce exponencialmente — ou seja, aquecer (como por atrito) aumenta fortemente a taxa de reação porque mais moléculas conseguem ultrapassar
. Isso é exatamente o papel do aquecimento por atrito: aumentar localmente
e, portanto, tornar possível e rápido o início da combustão. Agora compare com as outras opções e veja por que elas não descrevem corretamente o papel do atrito:
- Não é um catalisador (b): um catalisador altera o caminho da reação e reduz
sem fornecer energia térmica; o atrito não altera o mecanismo químico nem “fica” na reação — ele fornece energia térmica. - Não é calor de combustão (c): o calor de combustão é o calor liberado pela reação quando já está ocorrendo; o atrito não é a energia liberada pela queima, mas sim a energia que ajuda a iniciá-la.
- Não é inibidor (d): inibidor diminui a velocidade; o atrito aumenta a probabilidade de iniciar a queima.
- Entalpia inicial (a) também não descreve corretamente: entalpia refere-se a conteúdo energético dos reagentes, e o atrito não muda a entalpia de formação dos reagentes antes da reação; ele fornece energia para superar a barreira.
Passo 4
Fazendo a ligação com a cena do filme: quando o personagem fricciona a madeira, ele gera calor localizado que aquece fibras e partículas (uma brasa ou faísca). Esse aquecimento faz com que a temperatura local suba até que moléculas orgânicas (celulose, lignina) tenham energia suficiente para iniciar reações de oxidação rápida — isto é, para ultrapassar
e começar a combustão. Depois que a reação começa, ela pode se auto-sustentar se a liberação de calor for suficiente para manter as partículas acima da temperatura de ignição.
Passo 5
Resumo prático para a prova (em linguagem direta e memorizável): o atrito não é um catalisador nem é o calor que a queima libera; ele age como a fonte de energia necessária para que as moléculas atinjam a energia mínima requerida para reagir — ou seja, fornece a energia de ativação
.
Resposta
e) energia de ativação.