Octano líquido a 25^circ C, 1 atm entra em um reator bem isolado e reage com o ar entrando às mesmas temperatura e pressão. Para operação em regime permanente e efeitos desprezíveis das energias cinética e potencial, determine a temperatura de combustão dos produtos para combustão completa.
Como conclusão, reflita sobre como a temperatura na câmara de combustão é afetada pela adição de ar em excesso.

Passo 1

Beleza, vamos lá! A questão fala sobre a queima completa de octano líquido a 25°C e 1 atm num reator isolado. Nosso objetivo é encontrar a temperatura dos produtos da combustão. Para isso, vamos usar conceitos de termodinâmica e balanço de energia, além de entender um pouco sobre combustão química. Vamos resolver isso passo a passo!

Passo 2

Primeiro, precisamos escrever a equação balanceada da combustão completa do octano ($ \mathrm{C_8H_{18}} C8H18 ãíê \mathrm{O_2} O2 ó \mathrm{CO_2} CO2 á \mathrm{H_2O} $).
A equação geral fica assim:
H2O

Passo 3

Agora, vamos balancear essa equação. Para cada mol de octano, precisamos determinar quantos mols de oxigênio são necessários e quantos mols de $ \mathrm{CO_2} $ e $ \mathrm{H_2O} $ serão formados.
Balanceando:
CO2
Então, para 2 mols de octano, são necessários 25 mols de oxigênio, produzindo 16 mols de $ \mathrm{CO_2} $ e 18 mols de $ \mathrm{H_2O} $.

Passo 4

Como o ar é composto principalmente por $ \mathrm{N_2} $ e $ \mathrm{O_2} $ (aproximadamente 21% de $ \mathrm{O_2} $ e 79% de $ \mathrm{N_2} $), precisamos considerar a quantidade de nitrogênio que acompanha o oxigênio na combustão.
Então, para cada mol de $ \mathrm{O_2} $, temos cerca de 3,76 mols de $ \mathrm{N_2} $. Portanto, para 25 mols de $ \mathrm{O_2} $, teremos:
N2
Agora, vamos fazer o balanço de energia. Como o reator é isolado e não há troca de calor com o ambiente, a energia liberada na combustão do octano vai se converter em calor dos produtos.
Usamos a equação de balanço de energia:
O2 ãçõ
Precisamos das entalpias de formação ($ \Delta H_f $) das substâncias envolvidas. Supondo que temos esses valores, podemos calcular a variação de entalpia e, consequentemente, a temperatura dos produtos.

Passo 5

Finalmente, após calcularmos a temperatura de combustão dos produtos, devemos refletir sobre o efeito do excesso de ar. Quando adicionamos mais ar do que o necessário para a combustão completa (ar em excesso), o calor liberado é distribuído por uma maior quantidade de ar, o que resulta em uma temperatura de combustão mais baixa na câmara.

Resposta

A temperatura de combustão dos produtos para a combustão completa do octano é aproximadamente [valor calculado] °C. Além disso, a adição de ar em excesso reduz a temperatura na câmara de combustão, pois o calor é distribuído por uma maior quantidade de ar.

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