O álcool etílico possui um ponto de ebulição de 78 graus C, um ponto de congelamento de 114 °C, um calor de vaporização de 879 kJ/kg, um calor de fusão de 109 kJ/kg e um calor específico de 2,43 kJ/kg.K. Quanta energia deve ser removida de 0,510 kg de álcool etílico, que é inicialmente um gás a 78 graus C, de modo que ele se torne sólido à -114º C ? Faça também um gráfico do resfriamento, informando as principais grandezas envolvidas (Temperaturas e quantidades de energia)

Passo 1

Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos 0,510 kg de álcool etílico que está na fase gasosa a 78°C e queremos transformá-lo em sólido a -114°C. Para isso, precisamos calcular toda a energia que deve ser removida nesse processo. Vamos usar conceitos de calor de vaporização, calor de fusão e calor específico.

Passo 2

Primeiro, vamos condensar o gás em líquido. Para isso, usamos a fórmula:
onde:
  • (massa do álcool)
  • (calor de vaporização)
Calculando:

Passo 3

Agora, precisamos resfriar o líquido de 78°C até a temperatura de congelamento, que é -114°C. A diferença de temperatura ( ) é:
Usamos a fórmula do calor sensível:
onde:
  • (calor específico)
Calculando:

Passo 4

Finalmente, vamos solidificar o líquido. Para isso, usamos o calor de fusão:
onde:
  • (calor de fusão)
Calculando:

Passo 5

Agora, somamos todas as energias removidas nas etapas anteriores para encontrar a energia total:

Resposta

A energia total que deve ser removida é aproximadamente 742,65 kJ.

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