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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 15.Problemas - Ex. 14

Combustível propano ( C 3 H 8 ) é queimado na presença de ar. Considerando que a combustão é teórica – isto é, apenas nitrogênio ( N 2 ) , vapor de água ( H 2 O ) e dióxido de carbono ( C O 2 ) estão presentes no produto – determine

a a fração mássica do dióxido de carbono

b a fração molar e mássica do vapor de água nos produtos

Passo 1

Primeiramente devemos considerar as massas molares do C 3 H 8 ,   O 2 ,   N 2 ,   C O 2   e   H 2 O que podem ser encontrados em uma tabela periódica e são dados respectivamente por

44,32,28,44   e   18   t o d a s   e m k g k m o l

A reação em questão é dada por

C 3 H 8 + x ⋅ O 2 + 3.76 N 2 → y ⋅ C O 2 + z ⋅ H 2 O + p ⋅ N 2

Balanceando primeiramente os carbonos e hidrogênios vamos encontrar

y = 3   e   z = 4

Então, podemos balancear os oxigênios e nitrogênios da reação obtendo

2 x = 2 y + z → 2 x = 2 ⋅ 3 + 4 → 2 x = 10 → x = 5  

2 ⋅ 3.76 x = 2 p → p = 2 ⋅ 3.76 ⋅ 5 2 = 18.8

Sendo assim, nossa equação totalmente balanceada será

C 3 H 8 + 5 ⋅ O 2 + 3.76 N 2 → 3 ⋅ C O 2 + 4 ⋅ H 2 O + 18.8 ⋅ N 2

A fração mássica do dióxido de carbono será dada por

m f C O 2 = m C O 2 m p r o d u t o s = N C O 2 ⋅ M C O 2 N C O 2 ⋅ M C O 2 + N H 2 O ⋅ M H 2 O + N N 2 ⋅ M N 2

m f C O 2 = 3 ⋅ 44 3 ⋅ 44 + 4 ⋅ 18 + 18.8 ⋅ 28 = 132 k g 730.4 k g = 0.181

Passo 2

Agora, para finalizar nosso problema, vamos calcular a fração mássica da água será

m f H 2 O = m H 2 O m p r o d u t o s = N H 2 O ⋅ M H 2 O N C O 2 ⋅ M C O 2 + N H 2 O ⋅ M H 2 O + N N 2 ⋅ M N 2

m f H 2 O = 4 ⋅ 18 3 ⋅ 44 + 4 ⋅ 18 + 18.8 ⋅ 28 = 72   k g 730.4   k g = 0.0986

Resposta

a   m f C O 2 = 0.181

b   m f H 2 O = 0.0986

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