Considere a combustão completa do n-octano (C8H18). A entalpia de vaporização do n-octano é 363 kJ / kg.
a) Calcule o poder calorífico inferior a 298 K do combustível nos estados líquido e gasoso (em kJ / kmol).

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:
C8H18 + 252O2 8CO2 + 9H2O

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:
PCI = Deú
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 De. 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:
PCI = -5470, kJ/mol - 6,534, kJ/mol = -5476,534, kJ/mol

Passo 7

Para encontrar o PCI em PCI = -5476,534, kJ/mol times 1000, mol/kmol = -5.476.534, kJ/kmol , 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.

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