Enunciado
Física - Halliday - Vol 4- Ed: 10º - Capítulo 43.5 - Ex. 47
47. A queima do carvão acontece de acordo com a reação C+O2 CO2. O calor de combustão é 3,3x10^7 J/kg de carbono atômico consumido. (a) Expresse o valor em termos da energia produzida por átomo do carbono. (b) Expresse esse valor em termos da energia produzida por quilograma dos reagentes iniciais, carbonoe oxigênio. (c) Suponha que o Sol (massa=2,0x10^30 kg) fosse feito de carbono e oxigênio nas proporções adequadas para a combustão total do carbono; produzindo energia à taxa atual (3,9x10^26 W), quanto tempo o Sol levaria para queimar todo o combustível?
Passo 1
a)
Precisamos descobrir quanta energia cada átomo de Carbono produz.
Vamos começar descobrindo qual o peso de cada átomo de Carbono. Seu peso atômico é de e um mol é igual a . Então:
Transformando para :
E sabemos que são produzidos de carbono, então um único átomo de carbono vai produzir uma energia de:
Passo 2
b)
Para cada reação é necessário um carbono e dois oxigênios , então a massa total é de:
Que equivale a:
Transformando para :
Como cada reação produz uma energia igual a , a energia produzida por unidade de massa dos reagentes é:
Passo 3
c)
Primeiro vamos descobrir quanta energia ele iria produzir, sabemos que nas proporcçoes corretas a energia produzida é de de reagente. Como o sol tem uma massa de , a energia total produzida pela reação total dos reagentes seria:
A taxa de produção de energia é de
Então
Podemos transformar esse tempo em anos:
Resposta
a)
b)
c)