Um combustível gasoso com análise volumétrica de de , de e de é queimado completamente com de ar teórico. Determine (a) a razão ar-combustível.
Passo 1
Fala, querid@s! Sem enrolação, vamos direto ao que interessa: entender o enunciado.
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, , e reagem com o e o do ar. Logo, , , e são os reagentes. A combustão é completa e com excesso de ar. Logo, tem nos produtos! Com esse , os produtos são: , , e .
onde , , , , , , e são os coeficientes estequiométricos da combustão de de combustível.
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 combustível! Escrever a equação de combustão pra de combustível é mais fácil!
Passo 2
Quando o enunciado do exercício de combustão nos dá a composição do combustível, a primeira coisa que precisamos fazer para resolver o exercício é achar os coeficientes do combustível. No nosso caso, os coeficientes do combustível são: , e . Achamos , multiplicando os de combustível pelos de presentes no combustível.
Usando o mesmo método, somos capazes de achar a quantidade de de . Calculamos multiplicando os de combustível pelos de que estão no combustpivel.
Por fim, encontramos multiplicando os de presentes no combustível pelos de combustível que supomos serem queimados.
Substituindo esses coeficientes na equação de combustão, achamos:
Com essas informações já podemos determinar o coeficiente no próximo passo.
Passo 3
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 e os de dos produtos devem ser iguais.
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 o combustível é queimado completamente com de ar teórico, 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 4
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 as quantidades de de cada componente do combustível pelas suas massas molares.
é a massa molar do que vale . é a massa molar de que vale e é a massa molar de que vale .
Substituindo esses valores na fórmula de :
Substituindo e na fórmula de :
Parabéns pra gente, lind@s! Achamos a razão ar-combustível em base mássica!