Um estudante de engenharia de biocombustíveis coletou na usina amostras de bagaço de cana-de-açúcar. Pesou as amostras na usina e depois as levou ao laboratório para realizar as respectivas análises. Depois de realizar as análises de umidade, e levando em consideração as pesagens na usina, encontrou que a umidade do bagaço em base de trabalho (na usina) foi de 51%. Para a determinação do poder calorífico, a umidade de equilíbrio do bagaço foi determinada de
(umidade das pastilhas de bagaço). O poder calorífico superior obtido na bomba calorimétrica resultou
. Determine o poder calorífico inferior em base de trabalho (base úmida na usina). A composição elementar em base seca do bagaço resultou
; Hs=6,03%;
e
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão está relacionada a termodinâmica e calorimetria. Precisamos determinar o poder calorífico inferior do bagaço de cana-de-açúcar na base úmida da usina. Para isso, vamos precisar usar os dados fornecidos sobre a umidade inicial, a umidade de equilíbrio, o poder calorífico superior e a composição elementar do bagaço.
Passo 2
Primeiro, vamos entender a diferença entre o poder calorífico superior (PCS) e o poder calorífico inferior (PCI). O PCS considera toda a energia liberada na queima, incluindo a energia da água formada a partir da combustão do hidrogênio. Já o PCI ignora essa energia, pois considera que a água permanece na fase líquida e não libera energia adicional. A relação entre eles está diretamente ligada ao conteúdo de umidade do material.
Passo 3
A fórmula para converter o PCS em PCI levando em conta a umidade é:
Onde:
-
é a porcentagem de hidrogênio na base seca. -
é a umidade na base úmida.
Passo 4
Vamos identificar os valores que temos:
- PCS =
-
= - Umidade na base úmida da usina (
) =
Passo 5
Substituindo os valores na fórmula:
Primeiro, vamos calcular o termo da umidade:
Então:
Passo 6
Agora, subtraímos esse valor do PCS para encontrar o PCI:
Passo 7
Ajustando para duas casas decimais:
Resposta
O poder calorífico inferior do bagaço de cana-de-açúcar na base úmida da usina é de aproximadamente 18,03 MJ/kg.
Exercícios relacionados
Marque a afirmativa que completa a frase nas questões abaixo:
A radiação eletromagnética:
A) São ondas de natureza mecânica que se propagam à velocidade da luz.
B) É a variação de campos elétrico e magnético que oscilam com qualquer fase entre eles.
C) É formada exclusivamente por ondas planas polarizadas.
D) Consiste de ondas eletromagnéticas onde a oscilação dos campos elétrico e magnético estão sincronizados.
E) São ondas com o mesmo comprimento de onda da luz visível.
A radiação eletromagnética:
A) São ondas de natureza mecânica que se propagam à velocidade da luz.
B) É a variação de campos elétrico e magnético que oscilam com qualquer fase entre eles.
C) É formada exclusivamente por ondas planas polarizadas.
D) Consiste de ondas eletromagnéticas onde a oscilação dos campos elétrico e magnético estão sincronizados.
E) São ondas com o mesmo comprimento de onda da luz visível.
Marque a afirmativa que completa a frase nas questões abaixo:
Os materiais diamagnéticos
A) Possuem átomos com momento dipolar mesmo na ausência de um campo externo.
B) Podem sofrer uma transição de fase e virar ferromagnéticos
C) Desenvolvem um campo magnético interno na mesma direção que o campo externo, portanto o campo resultante tem sempre maior amplitude.
D) Reagem a um campo externo criando momentos de dipolo nos seus átomos em sentido oposto ao campo externo. E) nenhuma das anteriores.
Os materiais diamagnéticos
A) Possuem átomos com momento dipolar mesmo na ausência de um campo externo.
B) Podem sofrer uma transição de fase e virar ferromagnéticos
C) Desenvolvem um campo magnético interno na mesma direção que o campo externo, portanto o campo resultante tem sempre maior amplitude.
D) Reagem a um campo externo criando momentos de dipolo nos seus átomos em sentido oposto ao campo externo. E) nenhuma das anteriores.
Conhecida a composição química elementar do eucalipto em base seca
;
e sua umidade na base de trabalho
. Determine na base de trabalho:
O poder calorífico inferior usando a equação de Mendeliev (Cortez et al. 2008):
PCIt=339.Ct (Ot-St)-24Wt [kJ/kg]
O poder calorífico inferior usando a equação de Mendeliev (Cortez et al. 2008):
PCIt=339.Ct
Casca de arroz tem uma composição química elementar na base seca de
;
e
.
Estime o poder calorífico superior em base seca a partir da equação de Channiwala e Parikh (2002):
Estime o poder calorífico superior em base seca a partir da equação de Channiwala e Parikh (2002):