Suponha que você tenha queimado 1,5 g de ácido benzoico, C6 H5 CO2 H, em um calorímetro a volume constante e verificou que a temperatura aumentou de 22,5^circ C para 31,69 ^circ C. O calorímetro continha 775 g de água, e a bomba tinha capacidade calorifica de 893 J / K. 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:
qágua = mágua times cágua times Deááá
Onde:
  • qágua = 775 times 4,18 times 9,19 á é a massa da água,
  • á é a capacidade calorífica específica da água,
  • é a variação de temperatura.
Substituindo os valores:
á
\

Passo 4

Agora, vamos calcular o calor absorvido pelo calorímetro. A fórmula é:
qcalorímetro = Ccalorímetro times Deíí
Onde:
  • qcalorímetro = 893 times 9,19 í é a capacidade calorífica do calorímetro,
  • .
Substituindo os valores:
í

Passo 5

Vamos somar os calorias absorvidos pela água e pelo calorímetro para obter o calor total liberado pela queima do ácido benzóico:
qtotal = qágua + qcalorímetro áí
\

Passo 6

Agora, precisamos calcular quantos mols de ácido benzóico foram queimados. Para isso, usamos a massa molar do ácido benzóico ( Massa molar = 6 times 12,01 + 5 times 1,01 + 2 times 16,00 + 1 times 1,01 = 122,12 , g/mol ):
Mols = 1,5122,12 approx 0,0123 , mol
Com a massa de ácido benzóico queima ( ):

Passo 7

Finalmente, vamos calcular a variação de energia interna por mol de ácido benzóico:
De
Substituindo os valores que calculamos:
De

Resposta

Após realizar todos os cálculos, a variação de energia interna por mol de ácido benzóico é aproximadamente .

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