Calcule a quantidade de ar estequiométrico para a gasolina com a seguinte composição: C/H = 2,15 O/C = 0,08

Passo 1

Beleza, o enunciado pede pra calcular a quantidade de ar estequiométrico pra gasolina cuja composição é dada pelos seguintes “índices”:
  • C/H = 2,15
  • O/C = 0,08
Conteúdo da matéria:
  • Estequiometria de combustão
  • Cálculo de necessidade de O₂ e depois de ar (considerando que o ar é ~O₂ + 3,76 N₂)
  • Conversão de base molar para base mássica
A gente vai precisar:
  1. Montar a fórmula empírica do combustível (C₁H₂,₁₅O₀,₀₈).
  2. Escrever e balancear a reação de combustão completa.
  3. Calcular o de O₂ estequiométrico.
  4. Transformar isso na quantidade de ar (molar e mássica).

Passo 2

Primeiro a gente monta a fórmula empírica do combustível:
Como C/H = 2,15, pra cada 1 átomo de C temos 2,15 de H; e como O/C = 0,08, pra cada 1 de C temos 0,08 de O.
Logo a fórmula é:
C1 ;H2,15;O0,08

Passo 3

Escreve a reação genérica de combustão completa (em kmol):
C1H2,15O0,08 + a,O2 + acdot 3,76,N2 ;longrightarrow; 1,CO2 + 2,152,H2O + acdot3,76,N2
Agora a gente balanceia o oxigênio. A equação de balanço de O é:
a ;=; 1 ;+; y4 ;-; z2 átomos de O do lado dos reagentes devem igualar ao do CO₂ + ao da água vezes sua quantidade, descontando o oxigênio que já vem do próprio combustível (0,08):
Mas existe uma fórmula “rápida” que é:
onde e .

Passo 4

Substitui na fórmula de a ;=; 1 ;+; 2,154 ;-; 0,082 ;=; 1 + 0,5375 - 0,04 ;=; 1,4975 (kmol de O2 por kmol de combustível) :
í

Passo 5

Como o ar tem, em mol, a composição aproximada 1 mol O₂ + 3,76 mol N₂, a quantidade de ar estequiométrico em mol é:
dot aar = a times (1 + 3,76) = 1,4975 times 4,76 approx 7,1279 kmol de ar por kmol de combustível í
Se a gente quiser a razão mássica ar/combustível, calcula-se as massas molares:
  • mar = 7,1279 kmol times 28,84 kgkmol approx 205,58 kg
  • 205,58 kg ar15,457 kg comb approx 13,30 kg arkg combust
Então a massa de ar por kmol de combustível é:
E a razão mássica ar/combustível é:

Resposta

A razão estequiométrica é:
7,13 kmol de ar / kmol de combustível
ou
13,30 kg de ar / kg de combustível.

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