Uma centena de kmol de butano (C4H10) junto a 4000 kmol de ar entram em uma fornalha por unidade de tempo. Dióxido de carbono, monóxido de carbono e combustível não queimado estão entre os produtos de combustão que saem da fornalha. Determine o percentual de excesso ou insuficiência de ar, conforme o caso.

Passo 1

Saalve, tranquilo?

Vamos resolver juntos mais uma questão de termodinâmica?!

Passo 2

É dado que

  • 100   k m o l de C 4 H 10
  • 4000   k m o l de ar entra na fornalha

Passo 3

A razão de ar atual na base de mol

A F - = mols de ar mols de combustível = 4000   k m o l a r 100   k m o l c o m b u s t í v e l = 40   k m o l a r k m o l c o m b u s t í v e l

Passo 4

A equação balanceada para a combustão completa de C 4 H 10 com a quantidade teórica de ar é

C 4 H 10 + a O 2 + 3,76   N 2 → b   C O 2 + c   H 2 O + d   N 2

Onde

3,76 mols de N 2 acompanha cada mol de O 2 no ar

Passo 5

Aplicando o princípio de conservação de massa ao carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio respectivamente

  • Carbono C : b = 4
  • Hidrogênio H : 10 = 2 c → c = 5
  • Oxigênio O 2 : a = b + c / 2 = 6,5
  • Nitrogênio N 2 : a ⋅ 3,76 = d → d = 24,44

Então, a equação química balanceada é

C 4 H 10 + 6,5 O 2 + 3,76   N 2 → 4   C O 2 + 5   H 2 O + 24,44   N 2

Passo 6

A razão de ar e combustível na base molar

A F - t e o = mols de ar mols de combustível = 6,5 ⋅ 4,76   k m o l a r 1   k m o l c o m b u s t í v e l = 30,94   k m o l a r k m o l c o m b

Passo 7

A porcentagem de excesso de ar é

%  excesso de ar = A F - a t u a l - A F - t e o A F - t e o = 40 - 30,94 30,94 100

∴ %  excesso de ar = 29,3 %

Resposta

%  excesso de ar = 29,3 %

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