Álcool etílico é queimado com de excesso de ar. Calcula a razão ar-combustível.
Passo 1
Oi, gente! Sem enrolação, vamos direto ao que interessa: entender o enunciado.
Quando não é informado se temos que calcular a razão ar-combustível em base mássica ou em base molar, o enunciado quer que a gente calcule a razão ar-combustível em base mássica! é a divisão entre a massa de ar e a massa de combustível .
No entanto, para encontrarmos as massas e , precisamos descobrir quais são os reagentes e produtos da combustão. Nessa questão, reage com o e o do ar. Logo, , e são os reagentes. A combustão é completa e com excesso de ar. Logo, tem nos produtos! Os produtos são: , , e .
onde , , , e são os coeficientes estequiométricos da combustão de de .
Apenas o coeficiente vai ser usado para descobrir quanto vale !
Repare que a quantidade de de combustível não foi dada pelo enunciado, porque essa quantidade não interfere no cálculo de . Por isso, escolhemos usar de ! Escrever a equação de combustão pra de combustível é mais fácil!
Passo 2
Vamos iniciar o cálculo de , determinando o coeficiente .
Pra encontrar o coeficiente , temos que descobrir o valor que ele teria caso a combustão não tivesse excesso de ar. Ou seja, precisamos achar o valor do coeficiente para o caso da combustão ser completa sem a geração de nos produtos, como mostrado abaixo.
onde , , e são os coeficientes estequiométricos da combustão sem excesso de ar.
Para encontrar , devemos encontrar antes e .
O coeficiente é encontrado através do balanço de carbono . Para a quantidade de ficar balanceada, os de dos reagentes devem ser iguais aos de dos produtos.
Já o coeficiente é determinado por meio do balanço do hidrogênio . Os de dos reagentes devem ser iguais aos de dos produtos.
Por fim, achamos o coeficiente , fazendo o balanço de oxigênio . Os de dos reagentes têm que ser iguais aos de dos produtos.
Tá, achamos o coeficiente . Mas como encontramos o coeficiente a partir de ?
Quando a questão diz que existe de excesso de ar, ela quer dizer que o coeficiente é igual ao coeficiente mais de .
Agora estamos prontos pra determinar o valor de já no próximo passo!
Passo 3
Encontramos , determinando as massas e . Para achar a massa de ar usada na combustão, temos que calcular a quantidade de de ar presente na combustão. Como o ar é composto de e , a quantidade de de ar é a soma entre os de de do ar e os de de .
é a quantidade de de ar multiplicada pela massa molar do ar. Em tabelas de gases ideais, vemos que vale . Logo:
A massa de combustível é encontrada de forma muito parecida! Para achar , multiplicamos a quantidade de do pela massa molar do que vale segundo tabelas de gases perfeitos. Lembre-se que a quantidade de de vale !
Substituindo e na fórmula de :
Beleza, galerinha! Achamos a razão ar-combustível em base mássica! Pode comemorar!