O produto da combustão de possui a seguinte análise molar seca: de , de , de , de , de e de . Determine a razão ar-combustível.
Passo 1
Fala, gente! Sem ficar enrolando, vamos direto ao ponto pra entender logo 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. O enuciado que os produtos secos (sem contar com ) são: , , , , e . Portanto, os produtos são esses 6 gases mais
onde , , , , , , , e são os coeficientes estequiométricos da combustão que gera de produto seco.
Mas por que assumimos que de produto seco é gerado, se o enunciado não nos informou essa quantidade?
Escolhemos uma quantidade qualquer de de produto seco, porque essa quantidade não interfere no cálculo de . Ou seja, escolhemos usar de produto seco, porque escrever a equação de combustão pra de produto seco é mais fácil!
Passo 2
Quando o enunciado do exercício de combustão nos dá a composição do produto seco, a primeira coisa que precisamos fazer para resolver o exercício é achar os coeficientes do produto seco. No nosso caso, os coeficientes do produto seco são: , , , , e . Pra achar , temos que multiplicar os de produtos secos pelos de do produto seco.
Achamos os outros coeficientes igualzinho! Vamos apenas multiplicar os de produtos secos por cada porcentagem dos produtos!
Substituindo esses valores na equação de combustão ela vira:
Com essas informações já podemos determinar os coeficientes restantes próximo passo.
Passo 3
Pra encontrar os coeficientes restantes, temos que fazer o balanço da equação de combustão abaixo.
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.
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 calculada, multiplicando a quantidade de de pela massa molar do que vale .
Substituindo e na fórmula de :
Que show, galera! Finalmente achamos o valor que o enunciado pediu!