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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 16.Problemas - Ex. 95

95 - Determine a quantidade de calor liberado por quilograma de carbono pela combustão do Prob. 94.

Passo 1

Pois bem, esse problema, usa o problema 94 (problema anterior), então vamos fazer uma recapitulação...

No problema anterior, vimos que a reação real de queima do carbono sólido C é dada por...

C + O 2 + 3,76 N 2 →                                     x C O 2 + y C O + z O 2 + 3,76 N 2

E descobrimos que x corresponde a 100 % , já que a dissociação de C O 2 em C O e O 2 era muito pequena devido a constante de equilíbrio K p , logo...

C + O 2 + 3,76 N 2 →                                     C O 2 + 3,76 N 2

Agora, o que a gente está buscando é o calor liberado pela queima do carbono!

Passo 2

Sabemos que o calor liberado é dado pela variação de energia no sistema da queima:

Δ E

Que pela 1 ª lei da termodinâmica...

Δ E = Q - τ

Além disso, a variação de energia do pode ser dado como a variação de entalpia h :

Δ E = Δ h = ∑ N R h - f 0 + h - + h - 0 R - ∑ N P h - f 0 + h - + h - 0 P

Como não tem trabalho na nossa queima, a variação de calor total Q já será dada pela variação de entalpia...

Q = ∑ N R h - f 0 + h - + h - 0 R - ∑ N P h - f 0 + h - + h - 0 P

Onde o Q P de formação dos produtos é a energia liberada...

Q P = - ∑ N P h - f 0 + h - + h - 0 P

Assumindo o ar e a combustão como gases ideais, o nosso Q P de formação dos produtos... Resume-se há...

Q = - N C O 2 h - f 0 + h - + h - 0 C O 2 - N N 2 h - f 0 + h - + h - 0 N 2

Tomando então essa tabelinha aqui...

E substituindo-se N C O 2 por 1 e N N 2 por 3,76 , que são as quantidade de moles envolvidos...

Q = - - 393,520 + 9364 + 56,108 - 376 0 + 8669 + 38,129 →

Q = - 236,000   k J / k m o l

Passo 3

Ora, sabemos ser a massa do carbono grafite igual a 12 g / m o l então...

236,000 k J / k m o l 12   k g / k m o l = 19,670 k J / k g

E essa é a liberação de energia por k g de carbono queimado!

Resposta

19,670 k J / k g

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