¿Cuántos litros de agua se podrá llevar a ebullición desde la temperatura inicial de 25°C al quemar 2.0 L de etanol C2H5OH (densidad 0.875 g/mL), teniendo en cuenta que se aprovecha el 83% del calor generado por la combustión del etanol y sabiendo que su calor de combustión es -1371 kJ/mol?.
Respuestas
La cantidad de litros de agua que se podrán llevar a ebullición al quemar 2.0L de etanol son 137.7 L
Explicación:
La cantidad de energía que se necesita para calentar el agua hasta su punto de ebullición es igual a:
Q= mCpΔT
Dónde:
m= masa de agua
Cp= calor específico del agua: 4.186 J/g °C
ΔT= cambio en la temperatura: Tf - Ti
La temperatura de ebullición del agua es 100 °C
ΔT= 100 - 25= 75 °C
Cantidad de calor generado al quemar el etanol:
Masa etanol: 2000 mL * 0.875 g/mL= 1750g
Teniendo en cuenta la masa molar:
M(C₂H₅OH)= 46.07 g/mol
Moles etanol: 1750 g * (1 mol/ 46.07 g)=37.99 mol
Cantidad de calor: Q= 37.99 mol * 1371 kJ/mol
Q= 52084.29 kJ
Cómo sólo se aprovecha el 83% del calor generado:
Q= 52084.29 * 0.83= 43229.96 kJ
La masa de agua que se puede llevar a ebullición es:
m= Q / CpΔT
m= (43229.96 x 10³ J) / (4.186 J/g°C * 75°C)
m= 137696.96 g= 137.7 kg
La densidad del agua es: 1 kg/L
Volumen de agua: 137.7 kg * (1 L / 1 kg)= 137.7 L