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Enunciado

Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 15.Problemas - Ex. 80

Metano líquido saturado a 115 K é queimado com excesso de ar, para manter a temperatura adiabática de chama igual a 1600 K , num teste do queimador de uma turbina a gás admitindo que os componentes dos produtos de combustão são C O 2 , H 2 O , N 2 , O 2   e   N O e que os produtos estejam no equilíbrio, determine o excesso de ar utilizado na combustão e a porcentagem de N O nos produtos.

Passo 1

E aí bonit@s, como vocês estão?

Se liguem só, vamos colocar a equação que a gente vai trabalhar nessa questão

C H 4 + 2 x O 2 + 7,52 x N 2 → 1 C O 2 + 2 H 2 O + 2 x - 2 ⋅ O 2 + 7,52 x N 2

Agora, vamos montar nossa famosa tabelinha de equilíbrio para a equação intermediária dada por

N 2 + O 2 ⇔ 2 N O

Daí nossa tabela será

Para 1600 K teremos

ln ⁡ k   = 10,55 → k = 2,628 ⋅ 10 - 5

Jogando na fórmula da constante de equilíbrio teremos

2,628 ⋅ 10 - 5 = y N O 2 y N 2 ⋅ y O 2 ⋅ p p 0 0 = 4 a 2 7,52 x - a ⋅ 2 x - 2 - a

Das tabelas A . 9   e   B . 7 nós teremos

H R = 1 ⋅ - 74873 + 16,043 ⋅ - 274,7 - 624,1 = - 89292   k J

Assumindo que a temperatura do ar é 25 ° C , teremos

H p = 1 ⋅ - 393522 + 67569   +   2 ⋅ - 241826 + 52907 + 7.52 x - a ⋅ ( 41904 ) + ( 2 x - 2 - a ) ( 4 4 267 ) + 2 a ( 90291 + 43   319 )  

H p = - 792325 + 403652 ⋅ x + 181049 a  

Assumindo que a ≈ 0 , então utilizando H P - H R = 0 → x = 1,7417 substituindo na fórmula da constante de equilíbrio teremos

a 2 13,098 - a ⋅ 1,483 - a = 2,628 ⋅ 10 - 5 4 → a ≈ 0,0113

Usando na equação da energia vamos ter

x = 703042 - 181049 ⋅ 0,0113 403652 ≈ 1,7366

Temos um excesso de ar de 73,7 % . Então teremos

% N O = 2 ⋅ 0,0112 ⋅ 100 1 + 9,52 ⋅ 1,7366 = 0,128 %

Pronto, tá resolvido nosso problema.

Resposta

% N O = 0,128 %

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