As quantidades de nitrogênio e enxofre são desprezíveis. A combustão se dará com
de ar em excesso. Admitindo um grau de complementação de
para o carbono, formando dióxido de carbono e supondo que os restantes
do carbono produzam monóxido de carbono, determinar o volume de ar real que deve ser utilizado na combustão de 100 Kg desse carvão.
Passo 1
Beleza, vamos lá! Temos um exercício de combustão envolvendo carvão. Precisamos calcular o volume de ar real necessário para queimar 100 kg desse carvão, levando em conta que a combustão vai usar 50% de ar em excesso. Além disso, 90% do carbono vai virar dióxido de carbono (
) e 10% vai virar monóxido de carbono (
). Para resolver isso, vamos usar conceitos de estequiometria e balanço de massa para reações químicas de combustão.
Passo 2
Primeiro, vamos assumir que todo o carvão é composto por carbono puro. Então, em 100 kg de carvão, temos 100 kg de
.
Passo 3
Vamos calcular a quantidade de carbono em mols. A massa molar do carbono (
) é aproximadamente 12 g/mol.
Passo 4
Agora, vamos determinar quantos mols de
e
serão formados:
-
90% do carbono vira
: -
10% do carbono vira
:
Passo 5
Vamos escrever as equações químicas para a formação de
e
:
Isso nos mostra quantas moléculas de
são necessárias para cada mol de
.
Passo 6
Calculando o oxigênio necessário para formar
:
Para formar
:
Passo 7
Total de mols de
necessários:
Passo 8
Considerando 50% de excesso de ar, vamos calcular o oxigênio total fornecido:
Passo 9
Sabemos que o ar é composto aproximadamente por 21% de
. Vamos calcular a quantidade total de ar necessária:
Passo 10
Por fim, vamos converter os mols de ar para volume. Considerando que, em condições normais de temperatura e pressão (CNTP), 1 mol de gás ocupa 22,4 litros:
Convertendo para metros cúbicos:
Resposta
O volume de ar real necessário para a combustão de 100 kg de carvão é aproximadamente 1.262,39 metros cúbicos.