Enunciado

Uma turbina a gás queima octano (C8H18) completamente com 400% de ar teórico. Determine a quantidade de N2 nos produtos, em kmol por kmol de combustível.

Passo 1

Saalve, tranquilo?

Vamos resolver juntos mais uma questão de termodinâmica?!

Passo 2

Desenhando o esquemático do problema

Passo 3

Escrevendo a equação para a combustão completa de C 8 H 18 com a quantidade teórica de ar. Os produtos vão ter dióxido de carbono, água e nitrogênio

Para a combustão teórica de C 8 H 18

C 8 H 18 + a O 2 + 3,76   N 2 → b C O 2 + c H 2 O + d N 2

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

  • Carbono C : b = 8
  • Hidrogênio H : 18 = 2 c → c = 9
  • Oxigênio O : 2 a = 2 b + c → a = 12,5
  • Nitrogênio N : 2 d = 3,76 ⋅ 2 ⋅ 12,5 → d = 47
  • Passo 4

    Substituindo os valores de a , b e c na equação de equilíbrio químico, obtemos a equação balanceada

    C 8 H 18 + 12,5 O 2 + 3,76   N 2 → 8   C O 2 + 9 H 2   O + 47   N 2

    Escrevendo a equação química balanceada para a combustão completa, considerando 400 % de ar teórico

    C 8 H 18 + 4 ⋅ 12,5 O 2 + 3,76   N 2 → b   C O 2 + c   H 2   O + e   N 2

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

  • Carbono C : b = 8
  • Hidrogênio H : 18 = 2 c → c = 9
  • Oxigênio O : 4 ⋅ 12,5 ⋅ 2 = 2 b + c + 2 e → e = 37,5
  • Nitrogênio N : 4 ⋅ 12,5 ⋅ 3,76 ⋅ 2 = 2 d → d = 188

Passo 4

Escrevendo a equação química balanceada substituindo os valores de b , c e d na Equação balanceada

C 8 H 18 + 50 O 2 + 3,76   N 2 → 8   C O 2 + 9   H 2   O + 188   N 2

Calculando a quantidade de nitrogênio nos produtos

n N 2 = 188   K m o l N 2 1   K m o l combustível

∴ n N 2 = 188   k m o l / k m o l  de combustível

Resposta

n N 2 = 188   k m o l / k m o l  de combustível

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