Cem g mol de CO a
são queimados com 100 g mols de
que está a
. Os gases de saída deixam o reator a
. Qual é o valor da transferência de calor para o (ou do) sistema em kJ?
Passo 1
Vamos resolver um exercício de termodinâmica química. O enunciado nos diz que 100 g-mol de monóxido de carbono (CO) a 300 °C reagem com 100 g-mol de oxigênio (O₂) a 100 °C. Os gases resultantes saem do reator a 400 °C. Precisamos encontrar o valor da transferência de calor para ou do sistema em kJ. Para resolver, vamos precisar usar conceitos de entalpia de reação e a aplicação da primeira lei da termodinâmica.
Passo 2
Primeiro, vamos escrever a equação balanceada da combustão do CO:
Essa equação nos mostra que 2 moles de CO reagem com 1 mol de O₂ para formar 2 moles de CO₂.
Passo 3
Vamos determinar a quantidade de calor envolvida na reação. Para isso, precisamos das entalpias de formação dos reagentes e produtos a 25 °C. Supondo que temos os seguintes valores (em kJ/mol):
-
-
(elemento na forma padrão) -
Passo 4
Calculamos a variação de entalpia da reação (
) usando a fórmula:
Substituindo os valores:
Isso significa que a reação libera 566 kJ por 2 moles de CO consumidos.
Passo 5
Agora, vamos calcular o calor total liberado para os 100 g-mol de CO:
O sinal negativo indica que o calor está sendo liberado pelo sistema, ou seja, há transferência de calor para o ambiente.
Passo 6
Considerando a mudança de temperatura dos reagentes e produtos, devemos ajustar o calor calculado para a variação de temperatura usando a capacidade calorífica. Contudo, se não forem fornecidos dados sobre as capacidades térmicas específicas, podemos considerar que a principal transferência de calor está associada à reação química.
Resposta
A transferência de calor do sistema é de -28.300 kJ, indicando que 28.300 kJ de calor são liberados para o ambiente.