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
e 0 são, respectivamente, iguais a
e
.
Substância | Fórmula | Massa Molar (g/mol) | Entalpia de Combustão (kJ/mol) |
---|---|---|---|
Etanol |
|
46 | -1366 |
Hidrogênio |
|
2 | -242 |
Metanol |
|
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:
Passo 5
Vamos calcular para cada substância:
Etanol:
Hidrogênio:
Metanol:
Passo 6
Agora que temos a energia liberada por grama, vamos multiplicar por 1000 para achar a energia por quilograma:
Etanol:
Hidrogênio:
Metanol:
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.