Determine o poder calorifico inferior, em kJ por kmol de combustivel e em kJ por kg de combustivel, a 25 C , 1 atm para:
c) Propano gasoso (C3H8).
c) Propano gasoso (C3H8).
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa calcular o poder calorífico inferior (PCI) do propano gasoso (C₃H₈) tanto em kJ por kmol de combustível quanto em kJ por kg de combustível. Para isso, vamos usar a termodinâmica de combustão, ou seja, vamos calcular a entalpia de combustão do propano.
Passo 2
Primeiro, vamos escrever a reação de combustão completa do propano. Quando o propano queima completamente em presença de oxigênio, ele forma dióxido de carbono (CO₂) e vapor d’água (H₂O). A equação balanceada fica assim:
Passo 3
Agora, vamos usar as entalpias padrão de formação (
) dos reagentes e produtos para calcular a entalpia de combustão (
). As entalpias de formação são valores que indicam a energia necessária para formar uma mole de um composto a partir de seus elementos nas condições padrão.
Valores típicos:
-
da C₃H₈ (g) = -103,8 kJ/mol -
do CO₂ (g) = -393,5 kJ/mol -
da H₂O (g) = -241,8 kJ/mol -
do O₂ (g) = 0 kJ/mol (como é um elemento na forma padrão)
A fórmula para a entalpia de combustão é:
Passo 4
Vamos calcular cada parte:
Produtos:
- 3 mol de CO₂:
kJ - 4 mol de H₂O:
kJ - Total dos produtos:
kJ
Reagentes:
- 1 mol de C₃H₈:
kJ - 5 mol de O₂:
kJ - Total dos reagentes:
kJ
Passo 5
Agora, aplicamos na fórmula:
Isso significa que a combustão de 1 mol de propano libera 2043,9 kJ de energia.
Passo 6
Vamos converter esse valor para kJ por kmol e kJ por kg.
kJ por kmol:
Como temos 1 kmol de C₃H₈ que corresponde a 1000 mol, multiplicamos:
Como temos 1 kmol de C₃H₈ que corresponde a 1000 mol, multiplicamos:
kJ por kg:
Primeiro, calculamos o peso molecular do propano (C₃H₈):
Primeiro, calculamos o peso molecular do propano (C₃H₈):
- Carbono ©: 12,01 g/mol × 3 = 36,03 g/mol
- Hidrogênio (H): 1,008 g/mol × 8 = 8,064 g/mol
- Peso molecular total:
g/mol
Convertendo para kg/kmol:
Agora, dividimos o PCI por kmol pelo peso molecular:
Resposta
O poder calorífico inferior do propano gasoso (C₃H₈) a 25°C e 1 atm é de aproximadamente 2.043.900 kJ/kmol e 46.375 kJ/kg.