Um calorímetro de volume constante foi calibrado com uma reação que libera 3,5 kJ\pu{3,5 kJ} de calor em 0,2 L\pu{0,2 L} de uma solução colocada no calorímetro, resultando em um aumento de temperatura de 7 °C\pu{7 \degree C}. Em um experimento posterior, 100 mL\pu{100 mL} de uma solução 0,2 M\pu{0,2 M} de KOH\ce{KOH} foram misturados no mesmo calorímetro e a temperatura subiu 2 °C\pu{2 \degree C}.

Assinale a alternativa que mais se aproxima a variação de energia interna da mistura devido à reação de neutralização.

Gabarito
Gabarito

A variação de energia interna da mistura pode ser obtida em duas etapas. Primeiro, determina-se a capacidade calorífica do calorímetro a partir do experimento de calibração. Em seguida, usa-se a variação de temperatura do segundo experimento para calcular o calor absorvido pelo calorímetro. Como o processo ocorre em volume constante, a variação de energia interna da reação é igual ao calor trocado pelo sistema, com sinal oposto ao do calor absorvido pelo calorímetro.

Etapa 1.Calcule a capacidade calorífica do calorímetro.

De Ccal=QcalΔT,C_\mathrm{cal} = \dfrac{Q_\mathrm{cal}}{\Delta T}, Ccal=3,5 kJ7 K=0,5 kJK C_\mathrm{cal} = \dfrac{\pu{3,5 kJ}}{\pu{7 K}} = \pu{0,5 kJ//K}

Etapa 2.Calcule o calor absorvido pelo calorímetro no segundo experimento.

De Qcal=CcalΔT,Q_\mathrm{cal} = C_\mathrm{cal}\Delta T, Qcal,2=(0,5 kJK)(2 K)=1,0 kJ Q_{\mathrm{cal},2} = (\pu{0,5 kJ//K})(\pu{2 K}) = \pu{1,0 kJ}

Etapa 3.Calcule a variação de energia interna da mistura.

Como o calorímetro absorve calor liberado pela reação, ΔU=QV=−Qcal \Delta U = Q_V = -Q_\mathrm{cal} Logo, ΔU=−1,0 kJ \Delta U = \boxed{\pu{-1,0 kJ}}