Para a escolha de uma determinada substância, para ser utilizada como combustível, é necessário a análise da poluição que ela causa ao ambiente e qual a quantidade de energia liberada em sua combustão completa. O quadro abaixo apresenta a entalpia de combustão de algumas substâncias. As massas molares dos elementos H, C e 0 são, respectivamente, iguais a 1 g / mol, 12 g / mol e 16 g / mol.
Substância Fórmula Massa Molar (g/mol) Entalpia de Combustão (kJ/mol)
Etanol C2 H5 OH 46 -1366
Hidrogênio H2 2 -242
Metanol CH3 OH 32 -558
Levando-se em conta somente o aspecto energético, qual a substância mais eficiente para a obtenção de energia, na combustão de 1 kg de combustível? Contextualize sua resposta.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa descobrir qual dessas substâncias — etanol, hidrogênio ou metanol — é a mais eficiente em termos de energia liberada quando queimamos 1 kg dela. Para isso, vamos usar o conceito de entalpia de combustão, que é a quantidade de energia liberada quando uma mole da substância queima completamente. Além disso, precisamos saber as massas molares dos elementos envolvidos para fazer os cálculos.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é massa molar. Massa molar é o peso de uma mole de uma substância, medida em gramas por mol (g/mol). No nosso caso, já temos as massas molares das substâncias:
  • Etanol: 46 g/mol
  • Hidrogênio: 2 g/mol
  • Metanol: 32 g/mol

Passo 3

Agora, vamos olhar para a entalpia de combustão de cada substância, que está em quilojoules por mol (kJ/mol):
  • Etanol: -1366 kJ/mol
  • Hidrogênio: -242 kJ/mol
  • Metanol: -558 kJ/mol
O sinal negativo indica que a energia é liberada durante a combustão.

Passo 4

Nosso objetivo é descobrir qual substância libera mais energia por quilograma queimado. Para isso, precisamos calcular a quantidade de energia liberada por grama de cada substância. A fórmula para isso é:
Energia por grama = Entalpia de CombustãoMassa Molar ã

Passo 5

Vamos calcular para cada substância:
Etanol:
-1366 kJ/mol46 g/mol approx -29,7 kJ/g
Hidrogênio:
-242 kJ/mol2 g/mol = -121 kJ/g
Metanol:
-558 kJ/mol32 g/mol approx -17,4 kJ/g

Passo 6

Agora que temos a energia liberada por grama, vamos multiplicar por 1000 para achar a energia por quilograma:
Etanol:
-29,7 kJ/g times 1000 = -29700 kJ/kg
Hidrogênio:
-121 kJ/g times 1000 = -121000 kJ/kg
Metanol:
-17,4 kJ/g times 1000 = -17400 kJ/kg

Passo 7

Comparando os valores:
  • Etanol: -29.700 kJ/kg
  • Hidrogênio: -121.000 kJ/kg
  • Metanol: -17.400 kJ/kg
Quanto mais negativo, mais energia é liberada por quilograma de combustível queimado.

Resposta

O hidrogênio é a substância mais eficiente para obtenção de energia na combustão de 1 kg de combustível, liberando aproximadamente -121.000 kJ/kg. Isso significa que, energeticamente, o hidrogênio libera mais energia por quilograma queimado comparado ao etanol e ao metanol.

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