Uma mistura gasosa combustível apresenta a seguinte composição em volume: , C2H6 40% e O2 10% a CNTP. Considerando a combustão desta mistura gasosa com de ar em excesso, determinar o volume de fumos total (contendo vapor de água) medido a e 700 mmHg , e a composição percentual dos fumos na base seca (correspondente à análise de Orsat) e na base úmida, correspondente à combustão de da mistura gasosa a CNTP.

Passo 1

Beleza, vamos lá! Temos um exercício sobre combustão de uma mistura gasosa. O enunciado nos dá a composição da mistura em volume: 50%, 40% e 10% a CNTP (Condições Normais de Temperatura e Pressão). Precisamos calcular o volume total dos fumos após a combustão com 15% de ar em excesso, além de determinar a composição percentual dos fumos na base seca (Análise de Orsat) e na base úmida, considerando a queima de 1,0 m³ da mistura gasosa a CNTP. Para resolver isso, vamos usar conceitos de estequiometria de combustão, leis dos gases e análise de composição de gases.

Passo 2

Primeiro, vamos escrever as reações de combustão para cada componente da mistura:
  1. Metano ( ):
  1. Etano ( ):
  1. Oxigênio ( ): Não reage na combustão, apenas permanece no produto.

Passo 3

Vamos calcular a quantidade de oxigênio necessária para a combust��o completa de 1,0 m³ da mistura gasosa.
A mistura é:
  • : 50% de 1,0 m³ = 0,5 m³
  • : 40% de 1,0 m³ = 0,4 m³
  • : 10% de 1,0 m³ = 0,1 m³
Agora, calculamos o oxigênio necessário para cada componente:
  1. Metano:
  1. Etano:
Total de necessário:

Passo 4

Considerando que já temos 0,1 m³ de na mistura, a quantidade adicional de ar necessária é:
Sabemos que o ar é composto aproximadamente por 21% de e 79% de . Portanto, o volume de ar necessário para fornecer 2,3 m³ de é:
Com 15% de excesso de ar, o ar total fornecido será:

Passo 5

Agora, vamos determinar a quantidade de cada componente nos produtos da combustão.
Produtos:
  • proveniente de : 0,5 m³ gera 0,5 m³
  • proveniente de : 0,4 m³ gera 0,8 m³
  • proveniente de : 0,5 m³ gera 1,0 m³
  • proveniente de : 0,4 m³ gera 1,2 m³
  • excedente: o ar fornecido possui 12,59 m³, dos quais 2,3 m³ são usados para a combustão, então sobra:
  • do ar: 12,59 m³ × 0,79 ≈ 9,96 m³
Total de produtos:
Total:

Passo 6

Agora, precisamos calcular o volume dos fumos a 200°C e 700 mmHg. Usaremos a Lei dos Gases Ideais para ajustar as condições de temperatura e pressão.
Primeiro, convertemos as condições:
  • Temperatura:
  • Pressão:
Usando a relação:

Passo 7

Vamos agora determinar a composição percentual dos fumos na base seca e na base úmida.
Base Seca (Análise de Orsat):
Na base seca, ignoramos o vapor de água ( ). Então, os volumes são:
Total na base seca:
Percentuais:
Base Úmida:
Na base úmida, consideramos todo o volume dos produtos, incluindo a água. Então:
Total na base úmida:
Percentuais:

Resposta

O volume total dos fumos medido a e 700 mmHg é de aproximadamente . A composição percentual dos fumos na base seca (Análise de Orsat) é aproximadamente 6,03% de , 47,7% de e 46,27% de . Na base úmida, correspondente à combustão de da mistura gasosa a CNTP, a composição é aproximadamente 5,47% de , 9,26% de , 43,28% de e 41,93% de .

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