Uma mistura gasosa contendo
de
e
de
(% molar) é queimada com
de excesso de ar. Calcule a composição do gás resultante em base úmida.
(Resp.
)
(Resp.
Passo 1
Enunciado e dados fornecidos (claros e organizados):\n
- Mistura gasosa com composição molar
de e de . Vou usar como base mol da mistura, ou seja mol de e mol de .\n - A mistura é queimada com
de excesso de ar.\n - O que se pede: calcular a composição do gás resultante em base úmida (ou seja, incluindo a água formada como vapor).\n
- Informação adicional necessária (assumo isto porque é padrão em problemas de combustão): ar seco é composto por
mol de e mol de . Vou usar e .\n
Observação: não estou resolvendo ainda, só organizei os dados que vamos usar.
Passo 2
Equação estequiométrica da combustão completa do etano e cálculo do oxigênio teórico por mol de
.\n
Para um alcano geral a combustão completa dá
mol de
e
mol de
. O oxigênio requerido (em mols de
) é
Para um alcano geral
No caso do etano temos
e
, então
A equação balanceada por mol de etano é
Passo 3
Calcular quanto de
é necessário para a base escolhida (
mol da mistura).\n
Temos mol de
. Logo o
necessário estequiométrico é
Temos
Mas já há
mol de
presente na mistura inicial, então o
que deve vir do ar (na condição estequiométrica) é
Passo 4
Interpretar o “200% de excesso de ar” e calcular o
efetivamente fornecido pelo ar.\n
"Excesso de ar de " significa que se fornece
a mais do que o necessário; isto é, a alimentação real é
"Excesso de ar de
vezes o ar estequiométrico. Portanto o
fornecido pelo ar é
Passo 5
Contabilizar todo o
disponível e o
consumido; calcular o oxigénio em excesso que sobra no gás de saída.\n
O total de presente no sistema é a soma do que vem do ar com o que já vinha na mistura:
O total de
O
consumido pela combustão completa do etano (para os
mol) é
mol (calculado no Passo 3). Então o
não reagido que permanece no gás de saída é
Passo 6
Calcular as mols dos produtos formados (
e
).\n
Pela estequiometria: por mol de formam-se
mol de
e
mol de
. Assim, para
mol de etano:
Pela estequiometria: por mol de
Passo 7
Calcular a quantidade de
que entra com o ar (assumindo que o nitrogênio não reage).\n
A razão molar no ar seco é
A razão molar
Logo as mols de
fornecidas pelo ar são
Passo 8
Listar todas as espécies no gás de saída e somar para obter o total de mols (base molar).\n
Mols de cada componente no gás de saída:
Mols de cada componente no gás de saída:
Total de mols no gás de saída:
Passo 9
Calcular as frações molares (composição em base úmida) e arredondar conforme a resposta esperada.\n
Fração molar é definida por . Aplicando para cada espécie:\n
Fração molar é definida por
Passo 10
Verificação rápida (checagem de consistência): a soma das frações molares deve ser aproximadamente
.\n
pequeno erro de arredondamento, tudo consistente.