a) Calcule a porcentagem molar de excesso de ar.
b) Supondo que 20 % do diesel queima produzindo CO e 80 % queima produzindo CO2, determine a composição dos gases de chaminé. Considere o ar composto de 21 mol % de O2(M=32,0 ) e 79 mol % de N2 atmosférico ( M=28,2 ).

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 CO2, determinar a composição dos gases de chaminé. Considerando que o ar é composto por 21 mol% de O2 (com massa molar M=32,0 , g/mol) e 79 mol% de N2 (com massa molar M=28,2 , g/mol).
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:
% óó
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 ( O2), pode formar dióxido de carbono ( CO2) e monóxido de carbono ( CO), além de água ( H2O).
Passo 2: Balancing a reação de combustão
Vamos assumir uma fórmula geral para o diesel, como CnHm. Porém, para simplificar, consideraremos que 20% da queima forma CO e 80% forma CO2.
Passo 3: Calcular os produtos da combustão
  • Para 20% formando CO:
    C + 12O2 CO
  • Para 80% formando CO2:
    C + O2 CO2
Passo 4: Calcular o consumo total de O2
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 CO, CO2, N2 (proveniente do ar não reagido) e possivelmente O2 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 CO
  • 80 mol% de CO2
  • Quantidade de N2 proporcional ao excesso de ar
  • Possível presença de O2 não reagido, dependendo do valor específico do excesso de ar calculado na parte a).
Nota: Os valores exatos de N2 e O2 dependerão do cálculo detalhado realizado com base na quantidade de excesso de ar fornecida.

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