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:
- Metano (
):
- Etano (
):
- 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:
- Metano:
- 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:
Na base seca, ignoramos o vapor de água (
Total na base seca:
Percentuais:
Base Úmida:
Na base úmida, consideramos todo o volume dos produtos, incluindo a água. Então:
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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, hidrogênio
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