Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 16.Problemas - Ex. 97
97E - Octano gasoso é queimado com de excesso de ar em um motor de automóvel. Durante a combustão, a pressão é e a temperatura atinge . Determine a composição de equilibrio dos produtos de combustão.
Passo 1
Pois bem, a primeira coisa que devemos fazer em um problema como esse, claro, considerando um problema de gases ideais, é montar a equação estequiométrica do problema. Como se trata da queima do gás octano...
Beleza, mas essa não é a equação real do que está acontecendo no nosso problema. Para montar a equação real a gente tem que levar em conta o fato de que o ar é composto de nitrogênio também. Vamos montar então a equação real?
Passo 2
Ora bolas, o ar é composto de de oxigênio para de Nitrogênio...
E esses dois compostos juntos, em temperaturas altas, ele podem formar !
Então, a queima real do octano, sabendo que temos que ter a mais de ar será dado por...
Perceba que colocamos multiplicando, por que precisamos de 4 a mais de ar. Saca?
são as porcentagens de cada composto. E encontrara-las é o que devemos fazer! Mas antes, perceba que já temos as porcentagens de dióxido de carbono e agua, afinal, a queima do octano a uma alta temperatura, acontece devido o baixo valor de . Logo, os únicos valores que realmente precisamos encontrar são os da transformação de...
Na temperatura de .
Passo 3
Bem, pela estequiometria acima, podemos tirar que...
O número de moles de cada um deles presentes na queima do octano é dado pelo balanço químico...
Portanto a quantidade de nitrogênio de um lado deve ser do outro também...
E para o oxigêneo...
Isolando e em função de ...
Logo, o número de moles de , e é dado respectivamente...
Enquanto que o número total de moles é dado por...
Só falta uma coisa agora antes de correr para a fórmula... Determinar o valor da constante de dessa reação (da reação do Nitrogênio) a (ou seja )! De acordo com a tabela A-28...
Como temos o dobro em relação à fórmula da tabela:
Então, no nosso caso...
Passo 4
Podemos agora substituir na fórmula de ...
Substituindo-se tudo (lembre-se que )...
Simplificando...
Passando multiplicando...
Passando tudo para um lado só...
E resolvendo essa equação do segundo grau...
Enquanto que...
Logo, podemos concluir que a equação da queima do octano é...