A mistura gasosa combustível apresenta a seguinte composição em volume:
de
de
e
de
. Considerando a combustão completa com
de ar em excesso, determine o volume de ar real (a CNTP) para a combustão de
dessa mistura a CNTP.
Passo 1
Beleza, vamos lá! Primeiro, vamos resumir o que o exercício está pedindo e identificar o que precisamos para resolver. Temos uma mistura de gases combustíveis composta por 50% de metano (CH₄), 40% de etano (C₂H₆) e 10% de oxigênio (O₂). Queremos descobrir quanto de ar (em volume) é necessário para queimar completamente 1 metro cúbico dessa mistura, considerando um excesso de ar de 15%. Para isso, vamos usar conceitos de combustão e cálculos estequiométricos.
Passo 2
Primeiro, precisamos saber quanto de cada combustível está na mistura. Como a mistura total é 1 m³:
- Metano (CH₄): 50% de 1 m³ = 0,5 m³
- Etano (C₂H₆): 40% de 1 m³ = 0,4 m³
- Oxigênio (O₂): 10% de 1 m³ = 0,1 m³
Passo 3
Agora, precisamos escrever as equações de combustão completa para cada combustível. A combustão completa significa que cada combustível reage totalmente com o oxigênio para formar dióxido de carbono (CO₂) e água (H₂O):
Para o metano:
Para o etano:
Passo 4
A partir das equações, identificamos quantos metros cúbicos de oxigênio são necessários para queimar completamente 0,5 m³ de metano e 0,4 m³ de etano:
Para o metano:
Para o etano:
Total de oxigênio necessário para a combustão completa:
Passo 5
Sabemos que a mistura já contém 0,1 m³ de oxigênio. Portanto, o oxigênio adicional que precisamos é:
Passo 6
O ar atmosférico é composto por aproximadamente 21% de oxigênio. Para encontrar o volume de ar necessário para fornecer 2,3 m³ de O₂, usamos a proporção:
Passo 7
Considerando um excesso de ar de 15%, vamos aumentar o volume de ar calculado:
Resposta
O volume de ar real necessário para a combustão de 1 m³ dessa mistura a CNTP é aproximadamente 12,6 m³.