Uma mistura combustível apresenta a seguinte composição em volume: metano
, etano
, monóxido de carbono
e dióxido de carbono
. Considerando a combustão completa de 1 L a CNTP com
de ar em excesso, determinar o volume de ar real a
760 mmHg para a combustão de 1 L dessa mistura gasosa
Passo 1
Beleza, vamos lá! Temos um exercício de química sobre combustão completa de uma mistura de gases. A mistura é composta por metano (40 %), etano (30 %), monóxido de carbono (20 %) e dióxido de carbono (10 %) em volume. Precisamos calcular o volume real de ar necessário para queimar 1 litro dessa mistura, considerando 10 % de ar a mais (excesso) e as condições de temperatura e pressão fornecidas (20 °C e 760 mmHg). Para resolver isso, vamos usar conceitos de estequiometria da combustão e leis dos gases.
Passo 2
Primeiro, vamos escrever as equações de combustão completa para cada componente da mistura. A combustão completa significa que todo o combustível reage com o oxigênio para formar dióxido de carbono e água.
-
Para o metano (CH₄):
-
Para o etano (C₂H₆):
-
Para o monóxido de carbono (CO):
O dióxido de carbono (CO₂) já está completamente oxidado, então não participa da combustão.
Passo 3
Agora, vamos calcular a quantidade de oxigênio necessário para cada componente da mistura:
-
Metano (40 % de 1 L): 0,4 L
-
Etano (30 % de 1 L): 0,3 L
-
Monóxido de carbono (20 % de 1 L): 0,2 L
Passo 4
Somando todo o oxigênio necessário:
Passo 5
Sabemos que o ar é composto por aproximadamente 21 % de oxigênio. Para encontrar o volume de ar necessário sem considerar o excesso:
Passo 6
Considerando 10 % de excesso de ar, multiplicamos o volume de ar stoquiométrico por 1,10:
Resposta
O volume de ar real necessário para a combustão de 1 L da mistura gasosa é aproximadamente 10,22 L de ar.
Exercícios relacionados
Por que devemos utilizar ar em excesso em um processo de combustão?
Defina os tipos de reações de combustão. Qual a diferença entre elas?
Considerando a combustão do GLP contendo
de gás propano e
de gás butano, com o volume de ar teórico igual a
a 27 Celsius e 700 mmHg . Calcular o volume de fumos nestas mesmas condições experimentais que se desprenderá, e a composição volumétrica dos gases componentes.
Os gases de escapamento de um motor a diesel alimentado com óleo de alta qualidade constituído de hidrocarbonetos encerram
de
de oxigênio e o restante de N 2 . Calcular. 1) a porcentagem de ar em excesso utilizada na combustão 2) a relação entre os pesos de carbono e de hidrogênio no combustível 3) a porcentagem em peso de carbono e a porcentagem em peso de hidrogênio no combustível.