As quantidades de nitrogênio e enxofre são desprezíveis. A combustão se dará com 50 % de ar em excesso. Admitindo um grau de complementação de 90 % para o carbono, formando dióxido de carbono e supondo que os restantes 10 % 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 ( Mols de C = 100.000 , g12 , g/mol = 8.333 , mol ) é aproximadamente 12 g/mol.

Passo 4

Agora, vamos determinar quantos mols de Mols de CO2 = 0,9 times 8.333 , mol = 7.500 , mol e Mols de CO = 0,1 times 8.333 , mol = 833 , mol serão formados:
  • 90% do carbono vira :
  • 10% do carbono vira :

Passo 5

Vamos escrever as equações químicas para a formação de C + O2 CO2 e 2C + O2 2CO :
Isso nos mostra quantas moléculas de são necessárias para cada mol de .

Passo 6

Calculando o oxigênio necessário para formar Mols de O2 para CO2 = 7.500 , mol times 1 , O2CO2 = 7.500 , mol :
Mols de O2 para CO = 833 , mol times 0,5 , O2CO = 416,5 , mol
Para formar :

Passo 7

Total de mols de 7.500 , mol + 416,5 , mol = 7.916,5 , mol necessários:

Passo 8

Considerando 50% de excesso de ar, vamos calcular o oxigênio total fornecido:
O2 fornecido = 7.916,5 , mol times 1,5 = 11.874,75 , mol

Passo 9

Sabemos que o ar é composto aproximadamente por 21% de Mols de ar = 11.874,75 , mol0,21 approx 56.499,29 , mol . 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:
Volume de ar = 56.499,29 , mol times 22,4 , Lmol approx 1.262.385,46 , L
Convertendo para metros cúbicos:
1.262.385,46 , L div 1000 = 1.262,39 , m^3

Resposta

O volume de ar real necessário para a combustão de 100 kg de carvão é aproximadamente 1.262,39 metros cúbicos.

Exercícios relacionados