Determine a razão ar-combustível em base mássica da combustão completa do octano ( C8H18) com 100% do ar teórico.
Hipóteses: (1) Cada mol de O2 do ar é acompanhado por 3,76 mols de N2; (2) o nitrogênio é considerado inerte; (3) a combustão é completa.

Passo 1

Beleza, o exercício pede pra gente determinar a razão ar–combustível em base mássica pra combustão completa do octano ( C8H18) usando 100% do ar teórico. Isso é um problema de estequiometria de combustão: a gente vai precisar montar a reação balanceada, calcular quantos mols de ar (que é O2 + N2) são necessários e depois converter tudo em massa usando massas molares. Também vamos usar a hipótese de que pra cada 1 mol de O2 vêm 3,76 mol de N2 e que o nitrogênio fica inerte.

Passo 2

Primeiro, escreve a reação química balanceada em mols (com nitrogênio aparecendo como inerte no produto):
C8H18 ;+; a,O2 ;+; b,N2 ;longrightarrow; 8,CO2 ;+; 9,H2O ;+; b,N2
Aqui a gente já sabe que 1 mol de octano gera 8 mol de CO2 e 9 mol de H2O (porque o octano tem 8 C e 18 H, que vira 9 H₂O). As incógnitas são a (mols de O2) e b (mols de N2).

Passo 3

Balanceando a parte do oxigênio:
  • Para formar 8 mol de CO2, precisa de 8times2=16 átomos de O.
  • Para formar 9 mol de H2O, precisa de 9times1=9 átomos de O.
    Total de átomos de O = 16+9=25, ou seja, 12,5 mol de O2 (cada O2 tem 2 átomos).
    Logo a = 12,5.

Passo 4

Usando a relação do ar teórico, pra cada 1 mol de O2 vêm 3,76 mol de N2. Então
b ;=; 12,5 times 3,76 ;=; 47 mol de N2
O total de “mol de ar” que entra é 12,5 + 47 = 59,5 mol.

Passo 5

Agora convertemos mol em massa:
  • Massa molar do C8H18: MC8H18 = 8times12 + 18times1 = 96 + 18 = 114 g/mol
    - Massa molar do O2: 32 g/mol.
    - Massa molar do N2: 28 g/mol.
Massa de ar necessária (por mol de combustível):
mrm ar = 12,5cdot32 ;+; 47cdot28 = 400 ;+; 1316 = 1716 g
Massa de combustível (1 mol):
mrm comb = 114 g

Passo 6

A razão ar–combustível em base mássica é
mrm armrm comb = 1716114 approx 15,05

Resposta

A razão ar–combustível (massa de ar / massa de octano) é aproximadamente
boxed15,05;kg de ar por kg de combustível í

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