Determinar o poder calorífico inferior de uma mistura gasosa de 60 % em volume de propano e 40 % em volume de n-butano, a partir dos calores de combustão seguintes:
C 3 H 8+5 O 2 3 CO 2+4 H 2 O+488,53 Kcal^2 cdot mol^-1
C 4 H 10+6,5 O 2 4 CO 2+5 H 2 O+635,38 Kcal^2 mol^-1

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício de poder calorífico inferior de uma mistura gasosa! A gente tem uma mistura com 60% de propano ( C3H8) e 40% de n-butano ( C4H10) em volume. Para resolver isso, vamos precisar saber os calores de combustão de cada gás e fazer uma média ponderada com base nas porcentagens de cada um na mistura.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é poder calorífico inferior (PCI). O PCI é a quantidade de calor liberada quando um combustível é queimado completamente, sem considerar a energia do vapor d’água formada durante a combustão. Nesse caso, já temos os calores de combustão fornecidos para o propano e o n-butano.

Passo 3

Vamos listar os calores de combustão fornecidos:
  • Propano ( C3H8): 488,53 , Kcal/mol
  • n-Butano ( C4H10): 635,38 , Kcal/mol

Passo 4

Como a mistura é de 60% propano e 40% n-butano em volume, podemos assumir que essas porcentagens também representam a fração molar, já que volumes de gases ideais são proporcionais ao número de moles.
Então, se tivermos 100 moles da mistura:
  • Moles de propano: 60% times 100 = 60 , mo<=s
  • Moles de n-butano: 40% times 100 = 40 , mo<=s

Passo 5

Agora, vamos calcular o calor total da mistura multiplicando o número de moles de cada gás pelo seu respectivo calor de combustão:
  • Calor do propano: 60 , mo<=s times 488,53 , Kcal/mol = 29.311,8 , Kcal
  • Calor do n-butano: 40 , mo<=s times 635,38 , Kcal/mol = 25.415,2 , Kcal

Passo 6

Somando os calores dos dois gases, temos o calor total da mistura:
29.311,8 , Kcal + 25.415,2 , Kcal = 54.727 , Kcal

Passo 7

Para encontrar o poder calorífico inferior da mistura, vamos dividir o calor total pela quantidade total de moles:
PCI da mistura = 54.727 , Kcal100 , mo<=s = 547,27 , Kcal/mol

Resposta

O poder calorífico inferior da mistura gasosa é de 547,27 , Kcal/mol.

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