Um combustível gasoso com análise volumétrica de
de
de
e
de
é queimado completamente com
de ar teórico. Determine a razão ar/combustível
Passo 1
O enunciado fornece um combustível gasoso com análise volumétrica (frações em volume):
de
,
de
e
de
. Esse combustível é queimado completamente com
do ar teórico. A pergunta é: determinar a razão ar/combustível (vamos fornecer a razão em base de massa, ou seja, quantidade de massa de ar por massa de combustível).\n
Informações relevantes dadas ou assumidas:
Informações relevantes dadas ou assumidas:
Passo 2
Escolha da base de cálculo e conceito de estequiometria simples:\n
É conveniente tomar mol de mistura do combustível (porque as frações em volume são frações molares para gases). Assim teremos, por mol de mistura:
É conveniente tomar
Agora calculamos a quantidade de
necessária para combustão completa usando as reações estequiométricas básicas:
Explicação (mini-aula): para cada mol de
são consumidos
mol de
; para cada mol de
é consumido
mol de
. O
é inerte na combustão (não consome
).
Passo 3
Cálculo do consumo estequiométrico de
por mol de mistura do combustível:\n
Passo 4
Converter
estequiométrico em ar estequiométrico (moles de ar):\n
Como o ar tem de
em mols, cada mol de ar fornece
mol de
. Portanto o ar estequiométrico (moles de ar por mol de mistura) é
Como o ar tem
Como o problema fornece
do ar teórico, o ar realmente fornecido é
Passo 5
Cálculo da massa do combustível por mol de mistura (massa do “1 mol de mistura”):\n
Usamos as massas molares e as frações molares:
Usamos as massas molares e as frações molares:
Portanto
(ou
) para a nossa base de 1 mol de mistura.
Passo 6
Cálculo da massa do ar fornecido por mol de mistura:\n
Primeiro a massa molar do ar (média):
Primeiro a massa molar do ar (média):
Massa de ar fornecido por mol de mistura:
Passo 7
Cálculo final da razão ar/combustível (base massa):\n
A razão ar/combustível (massa de ar por massa de combustível) é
A razão ar/combustível (massa de ar por massa de combustível) é
Arredondando com duas casas decimais (estilo português, vírgula decimal):
Breve verificação mental: um valor da ordem de 18 é razoável para gases leves com hidrogênio/ metano — não é absurdo.