Calcule o volume de ar, em excesso de
, necessário para a combustão completa de um combustível gasoso com a seguinte composição volumétrica:
e
de
. R: 12,44 L ar/ L combustível
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa calcular o volume de ar em excesso (10%) necessário para a combustão completa de um combustível gasoso que tem uma mistura de gases específicos: 75% de metano (
), 10% de etano (
), 10% de propano (
) e 5% de hidrogênio (
). Para isso, vamos usar conceitos de estequiometria da combustão, que é como balancear as reações químicas para a queima completa dos combustíveis com oxigênio do ar.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que, para cada combustível, precisamos balancear a equação de combustão com o oxigênio (
) do ar para obter dióxido de carbono (
) e água (
). A equação geral da combustão completa é:
Passo 3
Vamos começar com o metano (
). A combustão completa do metano é:
Isso mostra que cada molécula de metano precisa de 2 moléculas de oxigênio para queimar completamente.
Passo 4
Agora, para o etano (
):
Cada molécula de etano necessita de
moléculas de oxigênio.
Passo 5
Em seguida, para o propano (
):
Cada molécula de propano requer 5 moléculas de oxigênio.
Passo 6
Por último, para o hidrogênio (
):
Duas moléculas de hidrogênio precisam de uma molécula de oxigênio.
Passo 7
Agora, vamos calcular o oxigênio necessário para cada componente do combustível. Considerando 1 litro de combustível total, temos:
- Metano: 75% de 1 L = 0,75 L
- Etano: 10% de 1 L = 0,10 L
- Propano: 10% de 1 L = 0,10 L
- Hidrogênio: 5% de 1 L = 0,05 L
Passo 8
Calculando o oxigênio necessário:
- Metano:
de - Etano:
de - Propano:
de - Hidrogênio:
de
Total de
necessário:
Passo 9
Sabemos que o ar atmosférico é aproximadamente 21% de oxigênio. Então, para encontrar o volume de ar necessário, dividimos o oxigênio necessário por 0,21:
Passo 10
Agora, precisamos considerar o excesso de ar de 10%. Para isso, multiplicamos o ar calculado por 1,10:
Resposta
O volume de ar em excesso necessário é de 12,44 litros de ar por litro de combustível.