Exercícios Resolvidos de Introdução à termodinâmica

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Enunciado

A entalpia de combustão do ácido benzoico, C 6 H 5 C O O H , que é muito usado para calibrar calorímetros, é - 3227 k J m o l . Quando 1,453 g de ácido benzoico foi queimado com um calorímetro, a temperatura aumentou 2,265 o C . Qual é a capacidade calorífica do calorímetro?

Passo 1

Para resolvermos esse problema, precisamos lembrar das fórmulas que envolvem capacidade calorífica e temperatura:

  • q = C Δ T , onde C é a capacidade calorífica
  • q = m c Δ T , onde c é o calor específico

Além disso, precisamos fazer uma análise do que acontece no calorímetro. Uma combustão é uma reação exotérmica, isso é, que libera calor... Esse calor que a reação libera é absorvido pelo calorímetro, e através da diferença de temperatura do calorímetro conseguimos quantificar esse calor.

Ou seja,

q c a l o r í m e t r o = - q r e a ç ã o

Onde o q da reação ganhou aquele negativo porque a reação está “perdendo” calor, liberando energia, valeu?

Passo 2

Vamos começar calculando a energia liberada pela reação.

Quando reagimos um mol do ácido benzóico, o calor liberado é de 3227 kJ. Mas no enunciado, só queimamos 1,453 g, então temos que saber quantos mols estamos queimando.

Para isso, precisamos da massa molar dessa substância:

M M á c i d o = 7.12 + 6.1 + 2.16 = 122   g / m o l

Onde 12 é a massa do carbono, 1 é a massa do hidrogênio e 16 é a massa do oxigênio.

Então, em 1,453g, temos:

n = m M M = 1,453 122 = 0,012   m o l

E se 1 mol libera 3227 kJ de energia, 0,012 mol vai liberar:

- 3227 k J - 1   m o l

x - 0,012   m o l

x = - 38,724   k J

Show, já sabemos que:

q r e a ç ã o = - 38,724   k J

Passo 3

Agora vamos calcular o calor recebido pelo calorímetro.

Sabemos que:

q c a l o r í m e t r o = - q r e a ç ã o

q c a l o r í m e t r o = 38,724   k J

Mas também sabemos que:

q = C Δ T

Como o enunciado nos deu que a temperatura do calorímetro aumento em 2,265°C:

38,724 = C . 2,265

C = 17,097 k J ° C

Resposta

C c a l o r í m e t r o = 17,1   k J / o C  

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