Suponha que você tenha queimado
de ácido benzoico,
, em um calorímetro a volume constante e verificou que a temperatura aumentou de
para
. O calorímetro continha 775 g de água, e a bomba tinha capacidade calorifica de
. Calcule a variação de energia interna por mol de ácido benzóico.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa calcular a variação de energia interna por mol de ácido benzóico quando ele queima em um calorímetro. Para isso, vamos usar conceitos de termodinâmica, especificamente sobre calorimetria e energia interna. Vamos precisar calcular o calor absorvido pelo sistema (a água e o calorímetro) e depois relacionar isso com a quantidade de ácido benzóico que queimou.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que acontece quando o ácido benzóico queima no calorímetro. Quando a reação ocorre, ela libera calor, que é absorvido pela água e pelo próprio calorímetro. A variação de energia interna (
) do sistema é igual a esse calor liberado, já que o volume é constante.
Passo 3
Vamos calcular o calor absorvido pela água. A fórmula para isso é:
Onde:
-
é a massa da água, -
é a capacidade calorífica específica da água, -
é a variação de temperatura.
Substituindo os valores:
\
Passo 4
Agora, vamos calcular o calor absorvido pelo calorímetro. A fórmula é:
Onde:
-
é a capacidade calorífica do calorímetro, -
.
Substituindo os valores:
Passo 5
Vamos somar os calorias absorvidos pela água e pelo calorímetro para obter o calor total liberado pela queima do ácido benzóico:
\
Passo 6
Agora, precisamos calcular quantos mols de ácido benzóico foram queimados. Para isso, usamos a massa molar do ácido benzóico (
):
Com a massa de ácido benzóico queima (
):
Passo 7
Finalmente, vamos calcular a variação de energia interna por mol de ácido benzóico:
Substituindo os valores que calculamos:
Resposta
Após realizar todos os cálculos, a variação de energia interna por mol de ácido benzóico é aproximadamente
.
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