O GLP contém
e
em base molar é queimado com
de ar em excesso. Calcule a análise de Orsat e a composição do gás de chaminé.
Passo 1
O enunciado pede duas coisas: (1) a análise de Orsat (isto é, a composição do gás seco medida pelo Orsat — normalmente
e o restante inerte
); (2) a composição do gás de chaminé (isto é, a composição do gás úmido saindo da chaminé, incluindo vapor de água).\n
Informações dadas e suposições padrão que vou usar (tudo listado claramente):\n- O GLP (base molar) contém de
e
de
.\n- O combustível é queimado com
de ar em excesso (ou seja,
vezes o ar estequiométrico).\n- Vou assumir combustão completa (sem CO), a menos que o enunciado diga o contrário.\n- Composição do ar (padrão molar):
de
e
de
. Por isso, para cada mol de
no ar há
mol de
.\n- Vou tomar como base
mol da mistura de combustível (fácil de escalar depois).\n
Nada mais será assumido sem explicitar.
Informações dadas e suposições padrão que vou usar (tudo listado claramente):\n- O GLP (base molar) contém
Nada mais será assumido sem explicitar.
Passo 2
Escolha da base: tomo
mol da mistura de combustível. Como a mistura é
e
em base molar, isso significa:\n
-
mol de .\n- mol de .
Explicação didática rapidinha: escolher uma base (por exemplo
mol de mistura) simplifica porque trabalhamos com frações molares diretas; ao final os percentuais de composição do gás não dependem da base escolhida.
Passo 3
Escrevo as reações de combustão estequiométricas e calculo o consumo de
por mol de cada hidrocarboneto.
Reações e necessidade estequiométrica de
:
- Para
:
Ou seja,
mol de
consome
mol de
.
- Para
:
Ou seja,
mol de
consome
mol de
.
Agora cálculo o
estequiométrico para a mistura (base
mol mistura):
Explicação: multiplico a fração molar de cada componente pelo
necessário por mol dele e somo.
Passo 4
Ar fornecido: há
de excesso, isto é
vezes o ar estequiométrico. Então:
-
fornecido:
-
associado a esse ar (usando mol por mol ):\n
Breve nota didática: o fator
vem de
(fração molar do N2 relativa ao O2 no ar seco). Sempre que trabalhamos com volumes molares do ar, usamos esse fator para contabilizar o nitrogênio que acompanha o oxigênio.
Passo 5
Produtos formados pela combustão completa (base
mol mistura):
-
formado:
(porque
gera
mol de
por mol e
gera
mol por mol).
-
formado:
-
em excesso (fornecido menos consumido):
-
no gás de saída (todo o nitrogênio do ar entra no gás): já calculado: .
Resumo (mols por 1 mol de mistura):
Passo 6
Composição do gás de chaminé (gás úmido) em percentagem molar (vol%): primeiro somo todos os mols (gás úmido total):
Agora calculo as frações molares e converto em percentagem:
-
(úmido):
-
(vapor):
-
(excesso):
-
:
Checagem:
(diferença por arredondamento).
Passo 7
Análise de Orsat (gás seco): o aparelho Orsat mede o gás seco (normalmente retira-se o vapor de água antes da análise). Portanto removemos
e recalculamos percentagens com base no gás seco:
Gás seco contém apenas
,
e
. Total do gás seco:
Percentagens (Orsat, vol%):
-
(Orsat):
-
(Orsat):
-
(Orsat, o resto):
Checagem:
(ok, dentro do arredondamento).
Resposta
Orsat (gás seco, vol%):
,
,
\n\nGás de chaminé (gás úmido, vol%):
,
,
,