a) Com os dados apresentados no quadro, calcule a entalpia de combustão do metanol, em que reagentes e produtos estão no estado gasoso.
b) Sob o ponto de vista do calor liberado por grama, qual combustível é mais eficiente, metanol ou hidrogênio gasosos?
b) Sob o ponto de vista do calor liberado por grama, qual combustível é mais eficiente, metanol ou hidrogênio gasosos?
Composto |
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Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de termodinâmica juntos! A gente precisa calcular a entalpia de combustão do metanol e depois comparar a eficiência energética por grama entre o metanol e o hidrogênio gasoso. Para isso, vamos usar as entalpias de formação fornecidas na tabela e entender um pouquinho sobre como calcular a entalpia de reação.
Passo 2
a) Calculando a entalpia de combustão do metanol
Primeiro, vamos lembrar que a entalpia de combustão é a quantidade de energia liberada quando uma substância queima completamente no oxigênio, formando dióxido de carbono e água.
A reação de combustão completa do metanol (CH₃OH) é:
Agora, para calcular a entalpia dessa reação (
), usamos a seguinte fórmula:
Lembrando que a entalpia de formação do oxigênio gasoso (
) é zero, porque é um elemento no estado padrão.
Substituindo os valores da tabela:
Calculando:
Passo 3
b) Comparando a eficiência energética por grama: metanol vs. hidrogênio
Para saber qual combustível é mais eficiente em termos de energia por grama, vamos calcular a energia liberada por grama de cada um. Já sabemos a entalpia de combustão do metanol:
Agora, vamos calcular para o hidrogênio gasoso (
).
A reação de combustão do hidrogênio é:
A entalpia de combustão do hidrogênio (
) é:
Como
e
são zero:
Agora, vamos calcular a energia por grama de cada combustível.
Primeiro, as massas molares:
- Metanol (CH₃OH): aproximadamente 32,04 g/mol
- Hidrogênio (H₂): aproximadamente 2,02 g/mol
Energia por grama:
Resposta
O hidrogênio gasoso é mais eficiente em termos de calor liberado por grama, liberando aproximadamente 239,6 kJ/g, comparado com os 21,14 kJ/g do metanol.