Determinado gás natural tem poder calorífico superior (PCS) 42.000 kJ / kg. Sabendo que durante a combustão, cada quilograma de gás natural forma 1,6 kg de água, determine o PCl desse gás natural, considerando o calor de vaporização da água como 2.260 kJ / kg.

Passo 1

Beleza, aqui a questão é de Termodinâmica, mais especificamente sobre poder calorífico de um combustível. O enunciado diz que um gás natural tem poder calorífico superior (PCS) de 42 000 kJ/kg e, quando queima, gera 1,6 kg de água para cada quilo de gás. Também sabemos que o calor de vaporização da água é 2 260 kJ/kg. O que precisamos encontrar é o poder calorífico inferior (PCI) desse gás.

Passo 2

Primeiro, vamos entender a diferença entre PCS e PCI.
  • PCS é a energia total liberada na combustão, incluindo o calor que veio da condensação do vapor d’água.
  • PCI é a energia útil, sem contar o calor de condensação do vapor d’água que sai como vapor quente.
    Então, para passar de PCS para PCI, a gente simplesmente subtrai o calor que ficou “preso” no vapor da água.

Passo 3

O calor “preso” no vapor é igual à massa de água formada vezes o calor de vaporização. Em fórmula LaTeX:
Qvapor = mH2O times Lvap
onde e .

Passo 4

Agora calculamos esse calor:
Qvapor = 1,6 times 2260 = 3616 kJ

Passo 5

Finalmente, o PCI é o PCS menos esse calor do vapor:
PCI = PCS - Qvapor
Substituindo os valores:
PCI = 42000 - 3616 = 38384 kJ/kg

Resposta

O poder calorífico inferior (PCI) do gás natural é 38 384 kJ/kg.

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