Calcule a quantidade de energia necessária para elevar a temperatura de
de etanol
de
ao seu ponto de ebulição
, em seguida, para vaporizar totalmente o líquido.
; calor molar da vaporização de
)
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa calcular a quantidade de energia necessária para aquecer 1,00 litro de etanol de 25,0°C até o ponto de ebulição dele, que é 78,3°C, e depois transformar todo esse líquido em vapor. Para isso, vamos usar conceitos de calor específico e calor de vaporização. Vamos precisar das seguintes informações:
- Densidade do etanol:
- Capacidade calorífica do etanol:
- Calor molar de vaporização:
- Temperaturas inicial e final:
e
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a massa de 1,00 litro de etanol. A densidade nos diz quantos gramas tem por centímetro cúbico. Sabendo que 1 litro é igual a 1000 cm³, podemos fazer:
Passo 3
Agora, vamos calcular a quantidade de energia necessária para aquecer essa massa de etanol de 25,0°C até 78,3°C. Usamos a fórmula do calor sensível:
Onde:
-
é a massa -
é a capacidade calorífica -
é a variação de temperatura
Vamos calcular:
Passo 4
Depois de aquecer o etanol até o ponto de ebulição, precisamos calcular a energia para vaporizar todo esse líquido. Para isso, usamos o calor de vaporização. Primeiro, vamos determinar quantos mols de etanol temos.
A massa molar do etanol (
) é:
Número de mols:
Passo 5
Agora, calculamos a energia para vaporizar esses mols usando o calor molar de vaporização:
Onde:
Resposta
A quantidade total de energia necessária para aquecer 1,00 litro de etanol de 25,0°C até 78,3°C e depois vaporizar todo o líquido é aproximadamente 758,35 kJ.