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:
- Montar a fórmula empírica do combustível (C₁H₂,₁₅O₀,₀₈).
- Escrever e balancear a reação de combustão completa.
- Calcular o
de O₂ estequiométrico. - 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:
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:
Passo 3
Escreve a reação genérica de combustão completa (em kmol):
Agora a gente balanceia o oxigênio. A equação de balanço de O é:
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:
Mas existe uma fórmula “rápida” que é:
onde
e
.
Passo 4
Substitui na fórmula de
:
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:
Se a gente quiser a razão mássica ar/combustível, calcula-se as massas molares:
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.
7,13 kmol de ar / kmol de combustível
ou
13,30 kg de ar / kg de combustível.