A volume constante o calor de combustão do ácido benzoico é
. Uma amostra de
de ácido benzoico é queimada numa bomba calorimétrica. A temperatura do calorímetro aumentou de
para
. Qual a capacidade calorífica total do calorímetro?
Passo 1
O enunciado fornece os seguintes dados e pede a capacidade calorífica total do calorímetro:
- Calor de combustão a volume constante do ácido benzoico:
. - Massa da amostra queimada:
. - Temperatura inicial do calorímetro:
. - Temperatura final do calorímetro:
.
Pergunta: qual é a capacidade calorífica total do calorímetro
(unidade: energia por grau, por exemplo
)?
Passo 2
Conceito físico e equação que vamos usar (explicadinho, passo a passo):
- Em uma bomba calorimétrica (volume constante) a energia liberada pela combustão da amostra é absorvida pelo conjunto calorímetro + banho, fazendo a temperatura aumentar. Pela conservação de energia:
onde
é o calor da reação (pode ser negativo se a reação libera calor) e
é o calor absorvido pelo calorímetro (positivo se a temperatura sobe).
- A capacidade calorífica total do calorímetro
está definida por
onde
é a variação de temperatura (em
ou K; a diferença é a mesma numericamente).
- Combinando as duas equações:
- Também precisamos calcular
. Como o enunciado dá o calor de combustão por grama, o calor total liberado pela amostra é
Observação sobre sinal:
é negativo porque a reação libera calor; então
será negativo.
Passo 3
Calcular o calor liberado pela combustão da amostra:
Interpretação: a reação liberou
(o sinal negativo indica liberação).
Passo 4
Calcular a variação de temperatura do calorímetro:
Observação: diferença de temperaturas em graus Celsius pode ser usada diretamente aqui (equivalente a K).
Passo 5
Calcular a capacidade calorífica total do calorímetro usando
:
Agora ajustar algarismos significativos: o menor número de algarismos confiáveis vindo dos dados é aproximadamente 3 (a variação de temperatura
tem 3 algarismos significativos), então arredondamos para 3 algarismos significativos:
Também posso expressar em joules por grau: