Uma amostra de carvão é composta totalmente por carbono . Determine o poder calorífico do carvão a e em base molar.
Passo 1
O exercício pede pra gente calcular o poder calorífico em base molar a do carvão.
Determinar o poder calorífico molar de um combustível é a mesma coisa que determinar a taxa de energia que desse combustível libera por segundo ao sofrer uma combustão completa, reagindo apenas com . A equação química dessa combustão se encontra abaixo.
onde e são os coeficientes estequiométricos da combustão.
Pra encontrar esse calor liberado, vamos precisar da primeira lei da termodinâmica abaixo!
Existem dois somatórios nessa fórmula. O somatório dos reagentes e o somatório dos produtos . Os reagentes da combustão do carvão são o carbono e o oxigênio . Os produtos da combustão é o gás carbônico .
As vazões molares , e são determinadas na segunda etapa de cálculo do poder calorífico!
Passo 2
Determinar o poder calorífico molar a é a mesma coisa que determinar a quantidade de energia que desse combustível libera quando os produtos e reagentes se encontram a . Isso quer dizer que as entalpias da fórmula do poder calorífico são as entalpias a das substâncias. Logo, essas entalpias são iguais às entalpias de formação .
Como e são substâncias quimicamente mais estáveis, suas entalpias de formação valem zero!
A entalpia de formação de pode ser encontrada em uma tabela de entalpia de formação como a tabela abaixo.
Agora só falta achar as vazões molares pra encontrar ! Faremos isso no próximo passo!
Passo 3
Encontrar as vazões molares é a mesma coisa que encontrar os coeficientes estequiométricos e da equação de combustão. é a vazão molar de e é a vazão molar de . A equação de combustão se encontra abaixo.
Para determinar o poder calorífico molar , sempre consideramos que a vazão molar do combustível é de .
A vazão molar de é determinada através do balanço de carbono . Nesse balanço, os de dos produtos devem ser iguais aos de dos reagentes.
Já a vazão molar de é determinada através do balanço de oxigênio . Nesse balanço, os de dos produtos devem ser iguais aos de dos reagentes.
Com esses valores já podemos achar !
Passo 4
Vamos começar o cálculo de através da determinação dos somatórios!
O somatório das entalpias dos reagentes vale:
O somatório das entalpias dos produtos vale:
Substituindo esses valores na fórmula de :
Esses palitinhos mostram que estamos calculando o módulo do valor de dentro. Isso significa que estamos interessados no valor de dentro sem o sinal. Logo:
Boaaa! Parabééés pra gente! Fizemos nosso primeiro exercício de poder calorífico!