Considere a combustão completa do n-octano (C8H18). A entalpia de vaporização do n-octano é
.
a) Calcule o poder calorífico inferior a 298 K do combustível nos estados líquido e gasoso (em
).
a) Calcule o poder calorífico inferior a 298 K do combustível nos estados líquido e gasoso (em
Passo 1
Beleza, vamos resolver essa questão de poder calorífico inferior (PCI) do n-octano, que é um tipo de combustível. O enunciado fala sobre a combustão completa do n-octano e nos dá a entalpia de vaporização dele. Para resolver isso, vamos precisar entender o que é PCI, como calcular para estados líquido e gasoso, e usar algumas fórmulas de química envolvendo a combustão.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é o poder calorífico inferior (PCI). O PCI é a quantidade de energia liberada quando um combustível queima completamente em oxigênio, sem considerar a energia necessária para vaporizar a água formada durante a combustão. Isso é diferente do poder calorífico superior (PCS), que inclui essa energia.
Passo 3
Vamos considerar a combustão completa do n-octano (C₈H₁₈). A equação balanceada da combustão é:
Passo 4
O PCI pode ser calculado usando a entalpia de combustão do combustível menos a energia necessária para vaporizar a água formada. A fórmula geral é:
Onde:
-
é a entalpia de combustão do combustível. -
é a entalpia de vaporização da água.
Passo 5
Primeiro, precisamos calcular a entalpia de combustão do n-octano. Vamos supor que a entalpia de combustão padrão do n-octano líquido seja aproximadamente
. Como cada mol de n-octano produz 9 mols de água, a energia necessária para vaporizar a água é:
Passo 6
Agora, calculamos o PCI por mol de n-octano:
Passo 7
Para encontrar o PCI em
, multiplicamos por 1000:
Passo 8
Agora, precisamos considerar os estados líquido e gasoso do n-octano. Para o estado gasoso, a entalpia de vaporização já está incluída no cálculo anterior. Portanto:
- Estado Líquido:
- Estado Gasoso:
Resposta
O poder calorífico inferior do n-octano a 298 K é de aproximadamente
tanto no estado líquido quanto no gasoso.