Uma mistura gasosa de combustível de
de propano (C3H8) e
de butano (C4H10), em volume, a
, é queimada no ar a uma razão ar/combustível de 25 kg de
de combustível (considerando um processo de combustão completa). O ar se encontra
e os produtos da combustão estão a
. Determine o calor de reação.
Passo 1
O enunciado descreve a combustão completa de uma mistura gasosa de combustível composta de 60 % em volume de propano (
) e 40 % em volume de butano (
), a
, queimados com ar a razão de
,kg de ar por kg de combustível. O ar entra a
e os produtos saem a
. Queremos o calor de reação, ou seja, a entalpia de reação
, levando em conta as entalpias de formação e as variações sensíveis (
) dos reagentes e produtos.
Passo 2
Escrevemos a reação global em base molar de 1 kg de mistura de combustível. Primeiro, determinamos a composição molar da mistura: como o volume molar é o mesmo, 60 % e 40 % em volume viram 60 % e 40 % em mol. Chamemos
mol de
e
mol de
tais que
Para 1 kg de mistura, calcular
e
pelas massas molares (
,g/mol,
,g/mol).
Passo 3
Montamos a reação química completa (considerando ar como
+
por mol de
), escrevendo o balanço de O, H e N. Assim obtemos a estequiometria em mol de
e
que entram e de
,
e
que saem.
Passo 4
Escrevemos a entalpia total dos reagentes a suas temperaturas iniciais:
onde
é a entalpia de formação padrão (geralmente a
) e cada combustível está a
, o ar a
.
Passo 5
Escrevemos a entalpia total dos produtos a
:
Passo 6
A entalpia de reação por kg de combustível é
Como a combustão é exotérmica, espera-se
.
Passo 7
Para obter o valor numérico de
é necessário dispor das seguintes informações que não foram fornecidas no enunciado:
- valores de
(entalpias de formação padrão) de , , , e das espécies do ar; - funções ou tabelas de
de todas essas substâncias, para integrar de até , e .
Resposta
Não é possível calcular numericamente o calor de reação pois faltam os dados de entalpia de formação e as capacidades caloríficas (
) necessários para avaliar
.