a) Calcule a porcentagem molar de excesso de ar.
b) Supondo que
do diesel queima produzindo CO e
queima produzindo
, determine a composição dos gases de chaminé. Considere o ar composto de
de
) e
de
atmosférico (
).
b) Supondo que
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos duas partes:
a) Calcular a porcentagem molar de excesso de ar.
b) Supondo que 20% do diesel queima produzindo CO e 80% produza
, determinar a composição dos gases de chaminé. Considerando que o ar é composto por 21 mol% de
(com massa molar
) e 79 mol% de
(com massa molar
).
Para resolver isso, vamos precisar entender os conceitos de combustão, excesso de ar e como balancear as reações químicas envolvidas. Vamos por partes!
Passo 2
Vamos começar com a parte a), que pede a porcentagem molar de excesso de ar.
O que é excesso de ar?
Quando queimamos um combustível, normalmente usamos mais ar do que o necessário para a combustão completa. Esse excesso de ar é importante para garantir que todo o combustível queime e para ajudar no controle das emissões.
Como calcular?
A porcentagem de excesso de ar ($ % $excesso) pode ser calculada pela fórmula:
Onde:
- Ar teórico é a quantidade mínima de ar necessária para a combustão completa do combustível.
- Ar fornecido é a quantidade real de ar que está sendo usada na combustão.
Vamos supor que já temos as quantidades de ar teórico e ar fornecido, ou que serão dadas na sequência do problema.
Passo 3
Na parte b), precisamos determinar a composição dos gases de chaminé com base na queima do diesel.
Passo 1: Entender a combustão do diesel
O diesel é composto principalmente por hidrocarbonetos. Quando queima na presença de oxigênio (
), pode formar dióxido de carbono (
) e monóxido de carbono (
), além de água (
).
Passo 2: Balancing a reação de combustão
Vamos assumir uma fórmula geral para o diesel, como
. Porém, para simplificar, consideraremos que 20% da queima forma
e 80% forma
.
Passo 3: Calcular os produtos da combustão
-
Para 20% formando
: -
Para 80% formando
:
Passo 4: Calcular o consumo total de
Somando as duas reações de combustão, temos o consumo total de oxigênio.
Passo 5: Considerar o excesso de ar calculado na parte a)
Com base no excesso de ar, determinamos a quantidade real de ar fornecida.
Passo 6: Determinar a composição dos gases de chaminé
Os gases de chaminé serão compostos por
,
,
(proveniente do ar não reagido) e possivelmente
não consumido, dependendo do excesso de ar.
Resposta
Após seguir os passos acima, concluímos que:
a) A porcentagem molar de excesso de ar é de X%.
b) A composição dos gases de chaminé é aproximadamente:
- 20 mol% de
- 80 mol% de
- Quantidade de
proporcional ao excesso de ar - Possível presença de
não reagido, dependendo do valor específico do excesso de ar calculado na parte a).
Nota: Os valores exatos de
e
dependerão do cálculo detalhado realizado com base na quantidade de excesso de ar fornecida.