Questão 62 do ENEM 2016 — Ciências da Natureza

Para resolvermos essa questão, precisamos entender o que está sendo pedido: queremos descobrir qual dos combustíveis listados libera a maior quantidade de energia por grama.

A tabela nos fornece a entalpia de combustão ($\Delta H_c^\circ$) de cada combustível, que é a energia liberada por mol da substância. O sinal negativo indica apenas que a reação é exotérmica (libera calor), então usaremos os valores em módulo para comparar a quantidade de energia liberada.

Como queremos a energia por grama, o primeiro passo é calcular a massa molar de cada combustível usando as massas atômicas fornecidas ($H = 1\text{ g/mol}$, $C = 12\text{ g/mol}$, $O = 16\text{ g/mol}$). Em seguida, dividimos a energia liberada por mol pela massa molar correspondente.

Vamos analisar cada combustível:

1. Hidrogênio ($\text{H}_2$)

• Massa molar: $2 \times 1 = 2\text{ g/mol}$
• Energia liberada por grama: $\frac{286\text{ kJ}}{2\text{ g}} = 143\text{ kJ/g}$

2. Etanol ($\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}$)

• Massa molar: $(2 \times 12) + (6 \times 1) + 16 = 24 + 6 + 16 = 46\text{ g/mol}$
• Energia liberada por grama: $\frac{1\,368\text{ kJ}}{46\text{ g}} \approx 29,7\text{ kJ/g}$

3. Metano ($\text{CH}_4$)

• Massa molar: $12 + (4 \times 1) = 16\text{ g/mol}$
• Energia liberada por grama: $\frac{890\text{ kJ}}{16\text{ g}} = 55,6\text{ kJ/g}$

4. Metanol ($\text{CH}_3\text{OH}$)

• Massa molar: $12 + (4 \times 1) + 16 = 32\text{ g/mol}$
• Energia liberada por grama: $\frac{726\text{ kJ}}{32\text{ g}} \approx 22,7\text{ kJ/g}$

5. Octano ($\text{C}_8\text{H}_{18}$)

• Massa molar: $(8 \times 12) + (18 \times 1) = 96 + 18 = 114\text{ g/mol}$
• Energia liberada por grama: $\frac{5\,471\text{ kJ}}{114\text{ g}} \approx 48,0\text{ kJ/g}$

Comparando os resultados, vemos claramente que o hidrogênio é o combustível que apresenta a maior liberação de energia por grama ($143\text{ kJ/g}$), sendo muito superior aos demais. É por isso que o hidrogênio é considerado um combustível de altíssima eficiência energética, sendo utilizado, por exemplo, em foguetes espaciais.