Considerando uma mistura estequiométrica de isooctano e ar, determine:
a temperatura dos produtos na qual o
começa a condensar em líquido a
.
a temperatura dos produtos na qual o
Passo 1
Beleza, manda ver: a gente tem uma reação de combustão estequiométrica de isooctano (C₈H₁₈) com ar, e quer saber em que temperatura, a 101,3 kPa, o vapor d’água nos produtos começa a virar líquido (ou seja, a temperatura de orvalho do H₂O na mistura).
Conteúdo: estequiometria de combustão, fração molar, pressão parcial e temperatura de orvalho (ponto de condensação) usando a equação de Antoine.
Conteúdo: estequiometria de combustão, fração molar, pressão parcial e temperatura de orvalho (ponto de condensação) usando a equação de Antoine.
Passo 2
Primeiro, vamos achar quantos mols de água aparecem na combustão completa de 1 mol de C₈H₁₈ e sua fração molar nos produtos.
Reação geral estequiométrica (usando O₂ e N₂ do ar):
Reação geral estequiométrica (usando O₂ e N₂ do ar):
Para achar
, balanceamos H e C:
– Carbono: 8 átomos → 8 CO₂.
– Hidrogênio: 18 átomos → 9 H₂O.
Oxigênio total nos produtos: átomos de O → 12,5 O₂.
Então .
– Carbono: 8 átomos → 8 CO₂.
– Hidrogênio: 18 átomos → 9 H₂O.
Oxigênio total nos produtos:
Então
No ar, para cada mol de O₂ vêm cerca de 3,76 mol de N₂, logo
Total de mols nos produtos =
.
Fração molar de H₂O:
Fração molar de H₂O:
Passo 3
Agora, a pressão parcial do vapor d’água nos produtos é
Passo 4
O ponto de orvalho é a temperatura em que a pressão de vapor saturado da água
iguala essa
. Vamos usar a equação de Antoine (pressão em mmHg e
em °C):
Para a água, constantes típicas são
,
,
.
Primeiro convertemos 14,25 kPa para mmHg:
Então queremos
Passo 5
Calculando
.
Opa, chegamos em cerca de 53 °C!
Resposta
A água começa a condensar quando a temperatura dos produtos atinge aproximadamente 53 °C.