Questão 24

Química

(ITA - 2016 - 2ª FASE)

Dadas as informações:

I. O poder calorífico de um combustível representa a quantidade de calor gerada na combustão por unidade de massa.

II. O poder calorífico do H₂(g) é aproximadamente 3 vezes o da gasolina.

III. O calor latente de ebulição do H₂(ℓ) é desprezível frente ao poder calorífico do H₂(g).

IV. A massa específica do H₂(ℓ) é de 0,071 g·cm⁻³ e a da gasolina é de 0,740 g·cm⁻³ .

Com base nestas informações, determine o valor numérico:

a) da massa de 45 L de gasolina.

b) do volume de H₂(ℓ) que, ao sofrer combustão, fornece a mesma quantidade de calor liberada na combustão de 45 L de gasolina.

c) do volume que o H₂ ocuparia se estivesse na forma de gás, à pressão de 1 bar e a 25 oC.

Gabarito:

Resolução:

a) A massa da gasolina é calculada utilizando o dado de massa específica:

$m_{gasolina}= ho_{gasolina}cdot;V_{gasolina}$

$m_{gasolina}=0,74cdot45cdot10^{3}=33300g=33,3kg$

b) Como o poder calorífico H₂(g) é aproximadamente 3 vezes o da gasolina:

$Poder;Calorifico;H_{2}=3cdot;Poder;Calorifico;Gasolina$

$frac{Q_{H_{2(g)}}}{mH_{2}}=3cdotfrac{Q_{gasolina}}{m_{gasolina}}$

onde Q= calor liberado

se $Q_{H_{2(g)}}=Q_{gasolina}$

$frac{1}{mH_{2}}=frac{3}{m_{gasolina}}$

$m_{gasolina}=3m_{H_{2}}$

$ho_{gasolina}cdot;V_{gasolina}=3 ho_{H_{2}}cdot;V_{H_{2}}$

$0,74cdot;45=3cdot;0,071cdot;V_{H_{2}}$

$V_{H_{2}}=156,3L$

c) A massa de H₂ formada pode ser encontrada a partir da massa específica:

$m_{H_{2}}= ho_{H_{2(l)}}cdot;V_{H_{2}}=0,071cdot;156,3cdot10^{3}=1,11cdot;10^{4} g$

utilizando a equação de gases ideais PV=nRT:

$hocdot;V_{H_{2(l)}}=frac{m_{H_{2}}}{M_{H_{2}}}cdot;Rcdot;T$

$frac{1}{1,01325}cdot;V_{H_{2(g)}}=frac{1,11cdot;10^{4}}{2cdot;1,01}cdot;8,21cdot;10^{-2}cdot;298$

$V_{H_{2}}=136222L$