Ano 2024#chemistry

Sobre o tema

Em expedições ao ar livre, a escolha do combustível para fogareiros portáteis é crucial, especialmente em baixas temperaturas. Dois fatores principais determinam a eficiência: o ponto de ebulição do gás, que indica se ele estará na fase gasosa (necessária para queima) na temperatura ambiente, e o calor de combustão, que mede a energia liberada por volume. Alcanos como propano, isobutano e n-butano têm diferentes pontos de ebulição e poderes caloríficos. Compreender essas propriedades é essencial para selecionar o gás mais adequado, garantindo funcionamento correto e menor consumo. A análise combina conceitos de termodinâmica e química orgânica aplicados a situações reais.

Tópicos relacionados

  • Ponto de ebulição de alcanos
  • Calor de combustão de gases
  • Relação entre fase e temperatura
  • Escolha de combustível para baixas temperaturas
  • Propano, isobutano e n-butano

Enunciado

Fogareiros abastecidos com pequenos botijões de gás são
equipamentos corriqueiros em trilhas e escaladas de duração
prolongada para possibilitar o cozimento de alimentos. Em
geral, esses botijões são abastecidos com propano, isobutano
ou n-butano. A tabela mostra a temperatura de ebulição e o
calor liberado na combustão desses três gases, à pressão
atmosférica.
Gás | Temperatura de ebulição (°C) | Calor de combustão (kcal/m^3 de substância na fase gasosa)
Propano | -42 | 5065
Isobutano | -12 | 8211
n-Butano | -1 | 8411
Com base nessas informações, qual seria o gás mais indicado
para a utilização em um ambiente com temperatura típica de
-6 °C, considerando a viabilidade e o consumo de gás
necessário para o preparo de alimentos?

Alternativas

  • A)

    Propano, por estar líquido em -6 °C e, dentre as
    substâncias líquidas nessa temperatura, sua combustão
    fornecer mais calor por volume de gás.

  • B)

    Isobutano, por estar gasoso em -6 °C e, dentre as
    substâncias gasosas nessa temperatura, sua combustão
    fornecer mais calor por volume de gás.

  • C)

    n-Butano, por estar gasoso em -6 °C e, dentre as
    substâncias gasosas nessa temperatura, sua combustão
    fornecer mais calor por volume de gás.

  • D)

    n-Butano, por estar líquido em -6 °C e, dentre as
    substâncias gasosas nessa temperatura, sua combustão
    fornecer menos calor por volume de gás.

  • E)

    Isobutano, por estar gasoso em -6 °C e, dentre as
    substâncias gasosas nessa temperatura, sua combustão
    fornecer menos calor por volume de gás.

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Perguntas frequentes

Por que o gás precisa estar na fase gasosa para queimar em um fogareiro?

A combustão ocorre quando o combustível vaporizado se mistura com o oxigênio. Se o gás estiver líquido, ele não queima eficientemente; precisa evaporar primeiro, o que consome energia e pode ser inviável em baixas temperaturas.

Como a temperatura de ebulição influencia a escolha de um combustível para uso ao ar livre?

A temperatura de ebulição determina se o combustível estará na fase gasosa na temperatura ambiente. Para uso em climas frios, o gás deve ter ponto de ebulição abaixo da temperatura ambiente, garantindo que esteja vaporizado e pronto para queimar.

Qual a diferença entre isobutano e n-butano?

Isobutano e n-butano são isômeros do butano. O isobutano (2-metilpropano) tem estrutura ramificada e ponto de ebulição mais baixo (-12 °C) que o n-butano (-1 °C), devido a forças intermoleculares mais fracas. O isobutano é mais volátil, sendo adequado para temperaturas mais frias.

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