Determine o poder calorífico inferior, em kJ por kmol de combustível e em kJ por kg de combustível, a
, 1 atm para:
Octano líquido (C8H18). Resp.:
Octano líquido (C8H18). Resp.:
Passo 1
O que o problema pede e o que é dado
-
Pedido: determinar o poder calorífico inferior (LHV) do octano líquido nas condições
, : - em
de combustível; - em
de combustível.
- em
-
Informação dada implicitamente: o combustível é o octano líquido, cuja fórmula química é
.
Passo 2
Definição do poder calorífico inferior (LHV) e equação de combustão completa
-
O poder calorífico inferior (LHV) é a variação de entalpia da reação de combustão quando a água formada sai como vapor (não se condensa), ou seja, o calor recuperável sem condensação do vapor d’água. Matematicamente, é o valor absoluto de
para a reação com produtos contendo . -
A reação de combustão completa estequiométrica do octano líquido é:
- Para calcular
usamos entalpias padrão de formação (a , ) e a relação:
onde
são os coeficientes estequiométricos.
Passo 3
Dados termodinâmicos usados (valores padrão)
- Vou usar valores padrão (tabelados) de entalpia de formação a
: -
-
-
(padrão) -
(valor tabulado para n-octano líquido)
-
(obs.: estes valores são os que constam em tabelas padrão; pequenas diferenças entre tabelas causam pequenas diferenças no resultado final.)
Passo 4
Cálculo da entalpia de combustão por mol de octano (base molar)
- Somatório das entalpias dos produtos:
- Substituindo os valores:
- Somatório das entalpias dos reagentes:
- Portanto a entalpia padrão de combustão (por mol de
) é:
- Como convenção, o poder calorífico é dado como valor positivo (energia liberada). Em escala por kilomol:
Multiplicando por
para obter por
:
(Arredondamento final ajustado para a precisão usual de tabelas:
.)
Passo 5
Cálculo do poder calorífico por massa (kJ/kg)
- Primeiro calcular a massa molar do octano:
Isto é equivalente a:
- Dividindo o LHV por
pela massa molar em obtemos o LHV por massa:
Passo 6
Resumo e verificação rápida (interpretação)
- Fizemos a combustão completa assumindo produção de
(condição que define LHV). - Usei entalpias de formação padrão a
. - Pequenas diferenças nas constantes tabuladas (especialmente para
do octano ou na 2ª casa decimal de de e ) mudariam o resultado alguns kJ, mas não alteram a ordem de grandeza nem os primeiros dígitos significativos.