1.1- Comente o aspecto e características da chama. Considere que o gás é metano \mathrm{CH}_{4}

Passo 1

O enunciado pede para comentar o aspecto e as características da chama de metano, isto é, da combustão do gás \mathrm{CH_4}. Vamos usar conceitos de chama laminar pré-misturada, estrutura de zonas de reação e emissão de radicais para descrever cor, forma e temperatura.

Passo 2

A combustão completa do metano em excesso estequiométrico de ar é dada por
\mathrm{CH_4} + 2\,\mathrm{O_2} \;\longrightarrow\;\mathrm{CO_2} + 2\,\mathrm{H_2O}.
Nesse processo há liberação de grande quantidade de energia que mantém uma região de chama estável logo acima do bico do queimador, onde a mistura gás-ar atinge temperatura de ignição.

Passo 3

Do ponto de vista estrutural, uma chama laminar pré-misturada de metano apresenta três zonas principais:
  1. Zona central ou núcleo frio, onde o gás ainda não reagiu (são gases não queimados).
  2. Zona interna de reação, de cor azul intensa, onde ocorre a maior parte da quema via radicais como \mathrm{CH} e \mathrm{C_2}.
  3. Zona externa ou envelope, de coloração mais fraca e quase transparente, onde terminam as reações e se formam os produtos finais.

Passo 4

Visualmente, a chama de metano em ar é tipicamente de cor azul-clara, pouco luminosa, por dois fatores principais:
— Baixa formação de fuligem (quase nada de carbono elementar) evita brilho amarelado.
— A coloração azul é causada pela quimiluminescência dos radicais \mathrm{CH} e \mathrm{C_2} excitados, com picos em torno de 430 nm.
O contorno é bem definido, e ao afastar a vista costuma ficar quase invisível fora das zonas de emissão azul.

Passo 5

Em termos numéricos, uma chama de metano pré-misturado em condições estequiométricas atinge temperatura adiabática próxima de 1950^\circ\mathrm{C}, mas num queimador de bancada fica em torno de 1500^\circ\mathrm{C}. A velocidade laminar de propagação dessa chama varia entre 30 cm/s e 40 cm/s, dependendo do grau de mistura e da pressão.

Resposta

A chama de metano com ar é estreita, estável, de cor azul-clara e pouco luminosa, exibindo um centro frio, uma zona interna brilhante por quimiluminescência de radicais \mathrm{CH} e \mathrm{C_2} e um envelope quase transparente. A temperatura alcança cerca de 1500^\circ\mathrm{C} em queimadores de bancada e a velocidade laminar de chama fica na faixa de 30 40 cm/s.

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