Um gás natural constituído de metano é queimado com ar enriquecido de oxigênio, com composição de
e
de
. Análise de Orsat do gás produzido constatou que
de
de
e
de
. A análise está correta? Prove através de cálculos.
Passo 1
Resumindo o enunciado: temos a combustão de 1 mol de metano
com ar enriquecido cuja composição volumétrica é 40 % de
e 60 % de
. A análise de Orsat no gás de exaustão (após remoção de vapor d’água) deu 20,2 % de
, 4,1 % de
e 75,7 % de
. Queremos checar, via balanço molar, se esses valores são consistentes com a composição do ar e a reação de combustão completa:
Passo 2
Definimos
como o número de moles de mistura de ar fornecida por mol de
. Então:
– Moles de fornecidos =
.
– Moles de fornecidos =
.
A reação consome exatamente 2 mol de para oxidar 1 mol de
. Logo, no gás de exaustão (após remoção de
) teremos:
:
mol.
não reagido:
– Moles de
– Moles de
A reação consome exatamente 2 mol de
Portanto o total de moles de gás seco é
Passo 3
As frações molares no gás seco tornam-se funções de
:
Passo 4
Usando a fração molar de
medida
, temos
Com esse valor de
, a fração molar de
esperada é
Mas a análise deu apenas 4,1 % de
. Há discrepância.
Passo 5
Para reforçar, usamos a fração molar de
medida
e vemos se a
bate:
Então
que não coincide com os 20,2 % medidos.
Resposta
A análise de Orsat não está correta, pois os balanços molares mostram que não se pode obter simultaneamente 20,2 % de
e 4,1 % de
a partir de ar com 40 % de
na entrada.