Determinar a temperatura máxima a ser alcançada (Tac) pela combustão de: 200 kg de n-pentano com excesso de 12 % 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 ( C5H12). A combustão completa de um hidrocarboneto com excesso de ar forma dióxido de carbono ( CO2) e água ( H2O).
C5H12 + (a + a times excesso) O2 5,CO2 + 6,H2O

Passo 3

Vamos balancear a combustão do n-pentano sem considerar o excesso de ar inicialmente. Cada molécula de C5H12 precisa de 8 moléculas de O2 para queimar completamente:
C5H12 + 8,O2 5,CO2 + 6,H2O

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:
8,O2 times 1,12 = 8,96,O2

Passo 5

Precisamos calcular a quantidade de moles de n-pentano em 200 kg. A massa molar do n-pentano ( C5H12) é:
Massa molar = 5 times 12 + 12 times 1 = 72,g/mol
Então, moles de n-pentano:
200,000,g72,g/mol approx 2777,78,mol

Passo 6

Calculamos a quantidade total de oxigênio necessária:
2777,78,mol times 8,96,O2/mol approx 24,888,89,mol, O2

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 De. Depois, relacionamos essa energia com a capacidade térmica do sistema para achar a temperatura máxima Tac.

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 ( Tac) pela combustão de 200 kg de n-pentano com excesso de 12% de ar é aproximadamente XXXX K.

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