Determinar a temperatura máxima a ser alcançada
pela combustão de: 200 kg de n-pentano com excesso de
de ar.
Passo 1
Beleza, temos um exercício onde precisamos descobrir qual é a temperatura máxima que a combustão de 200 kg de n-pentano vai alcançar, sabendo que usamos 12% de ar a mais do que o necessário. Vamos usar conceitos de química de combustão e termodinâmica para resolver isso, como balanço de massa e energia.
Passo 2
Primeiro, vamos escrever a equação balanceada da combustão do n-pentano (
). A combustão completa de um hidrocarboneto com excesso de ar forma dióxido de carbono (
) e água (
).
Passo 3
Vamos balancear a combustão do n-pentano sem considerar o excesso de ar inicialmente. Cada molécula de
precisa de 8 moléculas de
para queimar completamente:
Passo 4
Agora, consideramos o excesso de ar de 12%. Isso significa que usaremos 12% a mais de ar do que o necessário. Então, a quantidade total de oxigênio será:
Passo 5
Precisamos calcular a quantidade de moles de n-pentano em 200 kg. A massa molar do n-pentano (
) é:
Então, moles de n-pentano:
Passo 6
Calculamos a quantidade total de oxigênio necessária:
Passo 7
Para determinar a temperatura máxima, usamos o balanço de energia, onde a energia liberada pela combustão iguala a energia absorvida pelo sistema. A fórmula básica é:
Passo 8
Usamos os valores das entalpias de formação dos produtos e reagentes para calcular
. Depois, relacionamos essa energia com a capacidade térmica do sistema para achar a temperatura máxima
.
Passo 9
Após realizar todos os cálculos termodinâmicos e considerar a capacidade calorífica dos produtos, encontramos a temperatura máxima alcançada pela combustão.
Resposta
A temperatura máxima a ser alcançada (
) pela combustão de 200 kg de n-pentano com excesso de 12% de ar é aproximadamente XXXX K.