Calore di combustione: come calcolarlo e quali esercizi svolgere
Il calore di combustione può essere calcolato partendo dall’entalpia standard di formazione (ΔHf°) delle sostanze coinvolte nella reazione, valori tabulati e ampiamente disponibili. La combustione, processo chimico che si verifica con sviluppo di calore, è una reazione esotermica in cui la variazione di entalpia (ΔH°c) è minore di zero. Essa avviene tra un combustibile e un comburente, tipicamente ossigeno, e si manifesta con la formazione di CO2 e H2O in una combustione completa, mentre in una combustione incompleta si possono ottenere CO e H2O.
La velocità di tale reazione è notevole grazie al calore sviluppato, che ne accelera il processo. L’entalpia standard di combustione (ΔH°c), invece, rappresenta la variazione di entalpia per mole di sostanza bruciata in condizioni standard.
Esercizi svolti:
1) Calcolare la quantità di benzene necessaria per riscaldare 3.00 Kg di acqua dalla temperatura di 30 alla temperatura di 40°C.
Il calore specifico dell’acqua è pari a 4.186 J/g°C. La quantità di calore necessaria è quindi data da: Q = 3000 g ∙ 4.186 ( 40 – 30)= 1.26 ∙ 10^5 J = 126 kJ. Poiché dalla combustione di 1 mole di benzene si ottengono 3268 kJ si ha: moli di benzene necessarie = 126/ 3268 = 0.0386, equivalente a una massa di benzene necessaria di 3.01 g.
2) Calcolare i grammi di ossigeno necessari per produrre, in una reazione di combustione con l’ottano 8000 kJ.
Sappiamo che dalla combustione di una mole di ottano si producono 5471 kJ quindi per ottenere 8000 kJ sono necessarie : 1.46 moli di ottano. In base al rapporto stechiometrico tra ottano e ossigeno (2:25) occorreranno 585.6 g di ossigeno.
3) Calcolare la massa di propano necessaria per ottenere 350 kJ.
Sappiamo che dalla combustione di una mole di propano si producono 2220 kJ quindi per ottenere 350 kJ sono necessarie 6.95 g di propano.
4) Calcolare la massa di acqua che si ottiene dalla combustione dell’etino se si sono ottenuti 2000 kJ.
Dalla combustione di una mole di etino si producono 1.54 moli di acqua, equivalenti a una massa di 27.7 g.
5) Calcolare il volume di CO2 alla pressione di 1.20 atm e alla temperatura di 300 K che si ottiene dalla combustione del glucosio se si sono ottenuti 4000 kJ.
Dalla combustione di una mole di glucosio si ottengono 8.52 moli di CO2, che a 300 K e pressione di 1.20 atm occupano un volume di 175 L.