O etanol apresenta a seguinte composição: Carbono
, hidrogênio
e oxigênio
. Considerando combustão completa, calcular a quantidade de ar real a
e 760 mmHg , utilizada na combustão de 1 Kg de álcool etílico, sabendo-se que a combustão se dará com
em excesso.
Passo 1
Beleza, vamos começar entendendo o que a questão está pedindo. A gente tem 1 kg de etanol com uma composição específica de carbono, hidrogênio e oxigênio. Precisamos calcular a quantidade de ar real necessário para queimar completamente esse etanol, considerando que vamos usar 20% de ar a mais do que o necessário para a combustão perfeita. Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de estequiometria da combustão e entender a composição do ar.
Passo 2
Primeiro, vamos entender a reação de combustão completa do etanol. A combustão completa ocorre quando o etanol reage com o oxigênio forma dióxido de carbono e água. A equação geral fica assim:
Passo 3
Agora, vamos balancear essa equação para termos os coeficientes corretos. Cada molécula de etanol produz 2 moléculas de dióxido de carbono e 3 moléculas de água:
Isso significa que, para cada mol de etanol, precisamos de 3 mols de oxigênio.
Passo 4
Vamos calcular a massa molar do etanol. As massas molares são aproximadamente:
- C: 12 g/mol
- H: 1 g/mol
- O: 16 g/mol
Então, para o etanol (C₂H₅OH):
Passo 5
Agora, vamos determinar quantos mols de etanol temos em 1 kg:
Passo 6
Sabendo que cada mol de etanol precisa de 3 mols de O₂, vamos calcular a quantidade total de oxigênio necessária:
Passo 7
O ar é composto aproximadamente por 21% de oxigênio e 79% de nitrogênio. Assim, para obter 65,22 mols de O₂, precisamos calcular o total de ar:
Passo 8
Agora, considerando um excesso de 20% de ar, vamos calcular o ar real necessário:
Passo 9
Por fim, vamos converter a quantidade de ar em massa usando as condições dadas (27°C e 760 mmHg). A massa molar do ar é aproximadamente 28,97 g/mol:
Resposta
A quantidade de ar real necessária para a combustão de 1 kg de etanol, com 20% de excesso, é aproximadamente 10,793 kg.