Carbono a 25ºC, 1 atm entra em um reator isolado operando em regime permanente e reage completamente com a quantidade de ar teórico que entra separadamente a 25°C, 1 atm. Para o reator, (a) determine a taxa de destruição de exergia, com kJ por kmol de carbono, e (b) estime a eficiência exergética. Efetue os cálculos em relação ao ambiente do Problema 13.91. Despreze os efeitos de movimento e da gravidade.

A reação química entre o carbono e o ar é:

Aqui, carbono puro é representado por , molécula de oxigênio é , nitrogênio é e dióxido de carbono é

Em média, no ar para cada molécula de oxigênio, 3,76 moléculas de nitrogênio estão presentes.

Entalpia da composição de dióxido de carbono é:

Entalpia da composição de nitrogênio é:

Já que a entalpia resultante é zero:

Substituindo valores obtidos da Tabela A23 (Propriedades de Gases Selecionados Como Gás Ideal), temos

Usando

Achando a entalpia a temperatura para o dióxido de carbono:

Substituindo os valores:

Achando a entalpia a temperatura para o nitrogênio:

Substituindo os valores:

A temperatura de a entalpia dos produtos é:

O valor obtido é próximo ao obtido no Passo 5, então a temperatura aproximada é

Achando a exergia dos produtos:

Já que

Aqui, entalpias são denotadas como e o subscrito denota a temperatura particular do componente, entropia é denotada como e o subscrito denota a temperatura particular do componente, a constante universal dos gases é .

Substituindo valores, temos que:

Achando a destruição de exergia usando a relação:

b) achando a eficiência exergética