Calcule a entalpia de combustão do metano gasoso, em kJ por kg de combustível, a 25^circ C, 1 atm com vapor dágua nos produtos.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse problema juntos! A gente precisa calcular a entalpia de combustão do metano gasoso, que é basicamente a quantidade de energia liberada quando o metano queima. A matéria envolvida aqui é Termodinâmica, mais especificamente entalpia e reações de combustão. Para isso, vamos precisar da equação química balanceada da combustão do metano e das entalpias de formação dos reagentes e produtos.

Passo 2

Primeiro, vamos escrever a equação química balanceada para a combustão do metano ( CH4). Na combustão completa, o metano reage com o oxigênio ( O2) para formar dióxido de carbono ( CO2) e água ( H2O). A equação balanceada fica assim:
CH4(g) + 2,O2(g) CO2(g) + 2,H2O(g)

Passo 3

Agora, vamos usar a fórmula para calcular a variação de entalpia da reação ( Deçã):
De=ntes) çã
Onde De são as entalpias de formação padrão dos compostos.

Passo 4

Vamos listar as entalpias de formação padrão ( De) em kJ/mol para cada substância envolvida:
  • CH4(g): -74,8 kJ/mol
  • O2(g): 0 kJ/mol (elemento na forma padrão)
  • CO2(g): -393,5 kJ/mol
  • H2O(g): -241,8 kJ/mol

Passo 5

Substituindo esses valores na fórmula da variação de entalpia:
Deçã
Calculando os termos:
Deçã

Passo 6

Essa é a variação de entalpia por mol de metano queimado. Mas o exercício pede em kJ por kg de combustível. Vamos converter isso.
A massa molar do metano ( CH4) é:
12,01 , (C) + 4 times 1,008 , (H) = 16,04 g/mol

Passo 7

Primeiro, encontramos a entalpia de combustão por grama:
-802,3 kJ/mol16,04 g/mol = -50,06 kJ/g
Convertendo para kg:
-50,06 kJ/g times 1000 g/kg = -50.060 kJ/kg

Resposta

A entalpia de combustão do metano gasoso é aproximadamente -50.060 , kJ/kg de combustível.

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