Considere que 2 g de determinado açúcar tenha sido queimado em uma bomba calorimétrica previamente calibrada. Em consequência, a temperatura da água aumentou de 21,0 °C para 26,2 °C. A capacidade calorífica do calorímetro é de 551 J.°C-1 e a reação aconteceu em excesso de oxigênio. Considerando a calorimetria a volume constante, o valor da energia interna por grama de açúcar (resultado expresso em Joule e em número inteiro) será de:
- A)–2.865
Errada, porque -2.865 J/g ignora que o valor calculado é para os 2 g totais e não para 1 g.
- B)–1.433
Certa, pois 551 x 5,2 = 2865,2 J para a amostra inteira e, dividindo por 2 g, resulta em -1433 J/g.
- C)–1.102
Errada, porque 1.102 J/g não corresponde ao produto da capacidade calorífica pela variação de temperatura nem ao valor por grama.
- D)1.102
Errada, porque o sinal deve ser negativo: a reação liberou calor para o calorímetro, então a energia interna da reação diminui.
Gabarito: B
Em bomba calorimétrica, a reação ocorre a volume constante. Isso é importante porque, nessas condições, o calor trocado com o sistema corresponde diretamente à variação da energia interna, isto é, ΔU = qv. Na prática, você calcula primeiro o calor absorvido pelo calorímetro usando sua capacidade calorífica e a variação de temperatura. Aqui, a temperatura subiu de 21,0 °C para 26,2 °C, então ΔT = 5,2 °C. Como a capacidade calorífica do calorímetro é 551 J.°C^-1, temos qcal = 551 x 5,2 = 2865,2 J. Esse é o calor recebido pelo calorímetro, então a reação liberou exatamente esse valor com sinal negativo. Como foram queimados 2 g de açúcar, a energia interna por grama é -2865,2 / 2 = -1432,6 J/g. Arredondando para número inteiro, fica -1433 J/g. É por isso que o gabarito B está correto: a reação foi exotérmica e, em calorimetria a volume constante, o valor pedido é a própria ΔU por massa. Resumo de prova: aumentou a temperatura, o calorímetro ganhou energia, a reação perdeu energia. Se a reação “esquentou” a água, ela saiu devendo energia para o sistema.