Um combustível, constituído por
de metano e
de etano, em base molar, entra em uma fornalha acompanhado de ar com um excesso de
, a
. Se
(mol de combustível queimado) são transferidos como calor para os tubos da caldeira, a que temperatura os gases de combustão deixam a fornalha? Considere combustão completa do combustível.
Passo 1
O enunciado dá uma mistura de combustível contendo 75 % de metano e 25 % de etano (em base molar) que queima completamente com ar a
C, em 80 % de excesso. Retiram‐se
kJ (por mol de combustível) dos gases quentes antes de eles saírem. Queremos achar a temperatura de saída
. Vamos usar:
– Estequiometria da reação e composição dos produtos.
– Entalpias padrão de formação para calcular o calor de reação.
– Calores específicos molares aproximados e balanço de energia sensível.
– Estequiometria da reação e composição dos produtos.
– Entalpias padrão de formação para calcular o calor de reação.
– Calores específicos molares aproximados e balanço de energia sensível.
Passo 2
Calculemos primeiro a reação global por mol de “combustível” (
mol da mistura):
- Reagentes
• Combustível:.
• Oxigênio teórico:
• Ar teórico: como o ar é 21 %
e 79 %
em mol,
• Com 80 % de excesso, o ar real é
contendo
mol de
e
mol de
.
- Produtos
• Consomemmol de e sobra mol de .
• Formam-se
• Mais
mol de
e
mol de
.
Resumindo produtos por mol da mistura:
Passo 3
Calor de reação padrão (a
C como referência de formação):
Usando
e
zero, vem
Passo 4
Balanço de energia sensível entre reagentes (à
K) e produtos (à
):
Tomando calores específicos molares médios constantes:
e
J/mol, obtemos calor retido
A soma dos
é
Passo 5
Calcula-se a elevação de temperatura
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Resposta
A temperatura de saída dos gases é aproximadamente
,K (cerca de
,°C).