Um combustível contém as seguintes frações em massa:
Carbono ©: 80%
Hidrogênio (H): 10%
Oxigênio (O): 5%
Cinzas: 5%
Sabe-se que a combustão completa de 1 kg do combustível libera 33.800 kJ (incluindo o calor de condensação do vapor de água). Determine:
O PCl do combustível, considerando que a água formada permanece no estado gasoso. A fórmula empírica para o calor de vaporização da água é h=2.442 kJ / kg.

Passo 1

Beleza, vamos recapitular o que a questão pede e o que a gente precisa usar:
– Enunciado resumido: temos um combustível de 1 kg com frações em massa C=80%, H=10%, O=5% e cinzas=5%. A combustão completa libera 33 800 kJ (já contando o calor de condensação da água). Queremos o Poder Calorífico Inferior (PCI, ou PCl) supondo que a água fica vaporosa.
– Conteúdo: equilíbrio de massa na combustão (isto é, calcular quanta água sai no gás) e calor de vaporização (latente) da água.
– O que vamos usar:
• Estequiometria simples para achar a massa de H₂O formada a partir do H do combustível.
• O calor de vaporização da água, dado por (na prática são 2 442 kJ por kg de água).
• Definição de PCI = PCS – calor que viria da condensação da água (que, no PCI, não é recuperado).

Passo 2

Calcular a massa de água formada:
  1. O combustível tem 0,10 kg de hidrogênio (H).
  2. Na combustão, 2 g de H formam 18 g de H₂O (H₂ → H₂O).
  3. Então, em massa:
mH2O = 0,10;kg H;times18;kg H2O2;kg H = 0,10times9 = 0,90;kg de H2O

Passo 3

Calcular o calor que viria da condensação dessa água:
– Cada kg de vapor que condensa libera Qvaporação = mH2Otimes h = 0,90;kgtimes 2,442;tfrackJkg approx 2,198;kJ .
– Para 0,90 kg de H₂O:
çã

Passo 4

Calcular o PCI (Poder Calorífico Inferior), subtraindo esse calor latente do valor dado (que é o PCS, ou poder calorífico superior):
PCI = PCS - Qvaporação = 33,800;kJ - 2,198;kJ = 31,602;kJ çã

Resposta

O Poder Calorífico Inferior do combustível é aproximadamente
boxed31,600;kJ/kg

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