Um combustível líquido constituído por carbono e hidrogênio deve ser queimado com 20 % de ar em excesso. A composição em massa do combustível é 80 % de carbono e 20 % de hidrogênio. Determine o volume, a 27^circ C e 700 mmHg , de ar real a ser utilizado na combustão completa e 1 Kg desse combustivel líquido.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem um combustível que é 80% carbono e 20% hidrogênio, e precisa descobrir quanto de ar (com 20% a mais) é necessário para queimar completamente 1 kg desse combustível. Para isso, vamos usar conceitos de estequiometria da combustão e a lei dos gases ideais.

Passo 2

Primeiro, vamos entender a composição do combustível. Se temos 1 kg de combustível, isso significa que temos:
  • 0,8 kg de carbono ©
  • 0,2 kg de hidrogênio (H)

Passo 3

Agora, vamos escrever as equações de combustão para o carbono e o hidrogênio:
  • Combustão do carbono:
    C + O2 CO2
  • Combustão do hidrogênio:
    H2 + 12O2 H2O

Passo 4

Vamos calcular os moles de cada elemento no combustível.
  • Massa molar do C: 12 g/mol
  • Massa molar do H: 1 g/mol
Então:
  • Moles de C:
    800, g12, g/mol = 66,67, mol
  • Moles de H:
    200, g1, g/mol = 200, mol

Passo 5

Agora, vamos ver quanto de 66,67, mol de C times 1, mol de O2mol de C = 66,67, mol de O2 é necessário para cada reação:
  • Para o carbono:
    200, mol de H2 times 12, mol de O2mol de H2 = 100, mol de O2
  • Para o hidrogênio:
    66,67 + 100 = 166,67, mol de O2
Total de necessário:

Passo 6

Sabemos que o ar é composto por aproximadamente 21% de 166,67, mol de O20,21 approx 793,17, mol de ar . Então, para encontrar os moles de ar necessários:

Passo 7

Agora, vamos considerar os 20% de ar em excesso:
793,17, mol times 1,20 approx 952, mol de ar

Passo 8

Para encontrar o volume de ar, usamos a lei dos gases ideais:
PV = nRT
Onde:
  • 700, mmHg times 1, atm760, mmHg approx 0,921, atm
  • V = nRTP = 952, mol times 0,0821, L·atm/(mol·K) times 300, K0,921, atm approx 25.446, L
Primeiro, vamos converter a pressão de mmHg para atm:
Agora, resolvemos para :

Resposta

O volume de ar real necessário para queimar completamente 1 kg desse combustível, com 20% de ar em excesso, nas condições dadas, é de aproximadamente 25.446 litros.

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