Cem g mol de CO a 300^circ C são queimados com 100 g mols de O2 que está a 100^circ C. Os gases de saída deixam o reator a 400^circ C. 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:
2 , CO + O2 2 , CO2
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 ( De=ntes) çã) usando a fórmula:
Deçã
Substituindo os valores:
çã
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:
q = -566 , kJ2 , mo<=s times 100 , mo<=s = -28300 , kJ
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.

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