Uma amostra de 1 g de determinado combustível é queimada em um calorímetro que contém 2 kg de água na presença de 100 g de ar na câmara de reação. Considerando que a temperatura

se eleva em 2,5 °C quando o equilíbrio é estabelecido, determine o poder calorífico do combustível, em kJ/kg

Passo 1

Entendendo o problema:

O problema consiste no fornecimento de uma quantidade de água devido à queda de certa quantidade de combustível na câmara de reação. O processo é ilustrado na Figura 1. Todo calor gerado na queima é utilizado no aquecimento da água. O problema pede então o poder calorífico do combustível. Em outras palavras, a quantidade de energia por massa de combustível que é fornecida à água.

Figura 1: Calorímetro com água, aquecida pela combustão de um combustível em presença do ar

Passo 2

Dados:

Calor Específico da Água (c): 4,18   K J / K g ℃

Massa da água no sistema: 2   K g

Considerando a água como o sistema, temos um sistema fechado cujo o balanço de energia da primeira lei da termodinâmica se reduz a:

Q m = ∆ U (1)

Uma vez que não há troca de energia por meio de trabalho ( w = 0 ) a variação da energia interna é dada por:

∆ U = m c ∆ T (2)

Assim:

Q m = m c ∆ T (3)

Sendo ∆ T = 2,5 ℃ a variação de temperatura da água provocada pelo calor fornecido ao sistema.

Passo 3

Calculando o poder calorífico

Aplicando a equação (3):

Q = 2   K g   .   ( 4,18   k J / K g ℃ )   .   2,5 ℃   = 20,90   k J / g

Ou seja, o calor transferido é 20,90   K J / g   de combustível. Assim, o poder calorífico do combustível é de 20900 kJ/Kg de combustível.

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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