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Um fogareiro portátil a gás utiliza um cartucho contendo 75% de isobutano e 25% de propano como combustível e possui consumo de 216 g de gás por hora. Na ocasião de um acampamento, um grupo de trilheiros precisou aquecer água da temperatura ambiente, 25 oC, até sua fervura, a 100 oC, para cozinhar alimentos. Considere que as entalpias de combustão do isobutano e do propano são, respectivamente, −2 869 kJ/mol e −2 219 kJ/mol; as massas molares do isobutano e do propano são, respectivamente, 58 g/mol e 44 g/mol; e o calor específico da água é 4 186 J/kg · oC.
A massa de água que pode ser aquecida durante 1 hora pelo fogareiro equivale a:
A 0,016 kg
B 0,034 kg
C 2,07 kg
D 16,8 kg
E 34,2 kg
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há 3 semanas

Respostas

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há 3 semanas

Vamos resolver passo a passo: 1. Dados: - Consumo de gás por hora: 216 g - Composição do gás: 75% isobutano, 25% propano - Entalpias de combustão: - Isobutano: −2869 kJ/mol - Propano: −2219 kJ/mol - Massas molares: - Isobutano: 58 g/mol - Propano: 44 g/mol - Calor específico da água: 4186 J/kg·°C - Variação de temperatura da água: 100°C - 25°C = 75°C 2. Calcular a massa de cada gás consumida em 1 hora: - Isobutano: 216 g × 0,75 = 162 g - Propano: 216 g × 0,25 = 54 g 3. Calcular o número de mols de cada gás: - Isobutano: 162 g ÷ 58 g/mol ≈ 2,793 mol - Propano: 54 g ÷ 44 g/mol ≈ 1,227 mol 4. Calcular a energia liberada pela combustão de cada gás: - Isobutano: 2,793 mol × 2869 kJ/mol = 8009 kJ - Propano: 1,227 mol × 2219 kJ/mol = 2723 kJ 5. Energia total liberada: 8009 + 2723 = 10732 kJ 6. Converter energia para Joules: 10732 kJ × 1000 = 10.732.000 J 7. Calcular a massa de água aquecida usando Q = m × c × ΔT: m = Q / (c × ΔT) = 10.732.000 J / (4186 J/kg·°C × 75°C) ≈ 34,2 kg Resposta correta: E) 34,2 kg

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O entendimento popular de que “o calor sobe” é frequentemente motivado por observações do cotidiano, como a percepção de que o andar superior de uma residência tende a ser mais quente que o inferior, dependendo da arquitetura, ou de que áreas próximas a um telhado sem forro apresentam temperaturas mais elevadas em comparação com aquelas próximas ao chão. Embora tal interpretação possa refletir certos fenômenos físicos específicos, ela não constitui uma lei geral de propagação de calor. O calor pode propagar-se em meios sólidos, líquidos, gasosos e até mesmo no vácuo e apresenta características particulares, estando associado a diferentes condições físicas e materiais, não sendo aplicável de forma indiscriminada afirmar uma direção preferencial, como “para cima”, na transferência de energia térmica.
Um dos mecanismos para o fenômeno discutido ocorre por
A condução, mecanismo predominante em sólidos, no qual o calor flui espontaneamente da região mais fria para a mais quente do objeto.
B irradiação, mecanismo pelo qual o calor se propaga para todas as direções e em qualquer meio material, sólido ou fluido, com grande eficiência.
C convecção, processo comum em sólidos e associado às variações de densidade do objeto com a sua temperatura, consequência da dilatação térmica.
D condução, único mecanismo pelo qual o calor pode se propagar pelo vácuo, permitindo que o Sol seja capaz de transferir energia para o planeta Terra.
E convecção, na qual o calor pode fluir para baixo, como ocorre logo que jogamos lentamente um pouco de água a 1 oC em um recipiente com água líquida a 0 oC.

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