Enunciado

14.23 Considere a combustão de metano com excesso de ar igual a 100 % . Determine a composição e o ponto de orvalho dos produtos de combustão.

Passo 1

Belezera galera, como o metano é queimado com excesso de ar igual a 100 % , quer dizer que a proporção ar teórico será de 200 % , sendo assim podemos escrever a equação da reação para a mistura estequiométrica como:

C H 4 + v O 2 O 2 + 3,76   N 2   → a H 2 O + b   C O 2 + c   N 2

E balanceando o carbono obtemos:

1 = b

Para o hidrogênio:

4 = 2 a

a = 2

E agora para o oxigênio, temos:

2 v O 2 = a + 2 b = 2 + 2

v O 2 = 2

Por fim, se a gente balancear o nitrogênio, obtemos que:

3,76 v O 2 = c

c = 7,52

Passo 2

MAAASSS, como temos um percentual de 200 % de ar teórico, temos que:

v O 2 = 2 × 2

v O 2 = 4

Portanto, agora teremos mais oxigênio e mais nitrogênio. Tal que a equação será:

C H 4 + v O 2 O 2 + 3,76   N 2   → a H 2 O + b   C O 2 + c   N 2 + d O 2

Logo balanceando o nitrogênio, obtemos que:

3,76 v O 2 = c

c = 15,04

E o excedente de oxigênio após a queima será:

d = v 02 - b - a 2

d = 4 - 1 - 1

d = 2

Portanto os produtos da combustão serão:

2 H 2 O + C O 2 + 15,04 N 2 + 2 O 2

Passo 3

E a fração molar de vapor de água vai ser dada como:

y V = 2 1 + 2 + 2 + 15,04

y V = 0,0998

E a pressão parcial de vapor de água será:

P v = y V P 0

P v = 0,0998 × 101

Logo:

P v = 9,98   kPa

Tal que o ponto de orvalho será:

T o r = 45,8 °

Resposta

2 H 2 O + C O 2 + 15,04 N 2 + 2 O 2

T o r = 45,8 °

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