Em um fogareiro a gasolina para acampamentos, apenas 30 % da energia liberada na queima do combustível é usada para aquecer a água na panela. Para aquecermos 1,00 L(1,00 kg ) de água de 20^circ C até 100^circ C e fazer a vaporização de 0,25 kg, que quantidade de gasolina é necessário queimar? R: 65 g

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício de termodinâmica! A gente tem um fogareiro onde só 30% da energia da gasolina queima é usada pra aquecer a água. A pergunta é: quanto de gasolina a gente precisa queimar pra aquecer 1,00 kg de água de 20°C até 100°C e vaporizar 0,25 kg dessa água. Vamos precisar usar conceitos de calor específico e calor latente de vaporização.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a quantidade de energia necessária para aquecer a água de 20°C a 100°C. Para isso, usamos a fórmula do calor sensível:
Q1 = m cdot c cdot De
Onde:
  • Q1 = 1000 , g cdot 4.186 , J/g°C cdot 80°C = 334,880 , J é a energia para aquecer,
  • é a massa da água,
  • é o calor específico da água,
  • é a variação de temperatura.
Calculando:

Passo 3

Agora, vamos calcular a energia necessária para vaporizar 0,25 kg de água. Usamos a fórmula do calor latente de vaporização:
Q2 = m cdot Lv
Onde:
  • Q2 = 250 , g cdot 2260 , J/g = 565,000 , J é a energia para vaporizar,
  • ,
  • é o calor latente de vaporização da água.
Calculando:

Passo 4

Agora, somamos as duas energias para obter a energia total necessária:
Qtotal = Q1 + Q2 = 334,880 , J + 565,000 , J = 899,880 , J

Passo 5

Sabemos que apenas 30% da energia da gasolina é usada para aquecer a água. Então, a energia total fornecida pela gasolina ( Qgasolina = Qtotal0.30 = 899,880 , J0.30 = 2,999,600 , J ) é:

Passo 6

Para encontrar a quantidade de gasolina necessária, precisamos saber o poder calorífico da gasolina, ou seja, quantos joules são liberados por grama de gasolina queimada. Vamos supor que a gasolina libera aproximadamente mgasolina = QgasolinaPoder Calorífico = 2,999,600 , J44,000 , J/g approx 68.17 , g .
Então, a massa de gasolina ( ) necessária é:
í

Resposta

A quantidade de gasolina necessária para aquecer a água e vaporizar parte dela é aproximadamente 65 g.

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