Etano gasoso a e a é completamente queimado em regime permanente com quantidade estequiométrica de ar a mesma temperatura e pressão. O produto desta combustão é descarregado a temperatura adiabática de chama. Determine a entalpia total dos produtos de combustão por de combustível.
Passo 1
Oi, pessoas! Para entender melhor o que o exercício pede, temos que entender primeiro quais os reagentes e produtos dessa combustão. O enunciado diz que reage com o e o do ar. Logo, os reagentes são , e . Além disso, o enunciado diz que a combustão é completa e sem excesso de ar. Logo, apenas , e são os produtos da combustão!
onde , , e são os coeficientes estequiométricos da equação de combustão. Esses coeficientes são as vazões molares de cada substância. Nós escrevemos a equação para de , porque a questão pede a soma das entalpias por de !
A questão quer a soma das entalpias de , e do produto como mostrado abaixo!
, e são as vazões molares de , e . , e são as entalpias específicas em base molar de , e .
O problema é: como podemos descobrir a soma das entalpias, se nós não sabemos quanto vale a temperatura dos produtos?
Nós podemos calcular isso, lembrando que, quando os produtos estão a temperatura adiabática de chama, eles mantiveram toda a entalpia dos reagentes na entalpia dos produtos! Em outras palavras, a soma das entalpias dos produtos é igual à soma das entalpias dos reagentes .
Como temos a temperatura e pressão dos reagentes, podemos calcular a soma das entalpias dos reagentes que é igual à soma das entalpias dos produtos.
Depois de saber de tudo isso, podemos começar o exercício!
Passo 2
A soma das entalpias dos reagentes é a soma das entalpias de , e como mostrado abaixo.
, e são as vazões molares de , e e . , e são as entalpias específicas em base molar de , e .
Como foi dito antes, vamos considerar que a vazão molar do combustível vale , porque estamos interessados em determinar a soma das entalpias por de .
Pra achar as outras vazões molares e , vamos precisar achar os coeficientes estequiométricos , e . Esses coeficientes são encontrados, fazendo o balanço químico da equação de combustão.
Achamos pelo balanço de carbono . Em outras palavras, os de carbono dos reagentes devem ser iguais aos de dos produtos.
Além disso, o coeficiente é encontrado através do balanço de hidrogênio . Os de dos reagentes devem ser iguais aos de dos produtos.
Achamos o coeficiente por meio do balanço de . A equação desse balanço se encontra abaixo.
A vazão molar de é encontrada através da fórmula abaixo.
Uhuuul! Achamos as vazões molares! Agora só falta achar as entalpias pra calcular os somatórios!
Passo 3
As entalpias precisam ser encontradas pra gente poder encontrar os valores dos somatórios!
A entalpia das substâncias é a soma entre a entalpia de formação e a diferença de entalpia .
é a diferença entre a entalpia da substância e a entalpia que ela teria caso estivesse a . Como os reagentes se encontram a nessa combustão, os dos reagentes valem zero. Logo todas as entalpias dos reagentes são iguais às entalpias de formação.
A entalpia de formação do e do valem zero, porque os dois são substâncias quimicamente mais estáveis. A entalpia de formação do pode ser encontrada na tabela de entalpias de formação.
Com esses dados em mãos, podemos determinar os valores dos somatórios de entalpias!
Passo 4
O somatório das entalpias dos reagentes é:
A unidade do somatório está em por , porque calculamos a entalpia dos reagentes para de combustível!
Substituindo esse valor na equação do passo 1: