Um óleo combustível é queimado em forno gerando um gás de combustão com a seguinte análise de Orsat:
. Calcule:
a) a % de excesso de ar;
b) a composição do gás de chaminé.
a) a % de excesso de ar;
b) a composição do gás de chaminé.
Passo 1
O enunciado nos dá a análise Orsat (em base seca) do gás de combustão e pede duas coisas:
- Dados fornecidos (peguei estes valores do enunciado):
-
-
-
- Esses valores são em base seca (ou seja, sem vapor d’água).
-
- Perguntas:
- (a) calcular a porcentagem de excesso de ar;
- (b) determinar a composição do gás de chaminé (ou seja, composição do gás de exaustão final — vamos apresentar a composição úmida, incluindo a água formada).
Passo 2
Escolha da base e primeira tradução dos % em moles (explicando por que): é prático trabalhar com uma base de
mol do gás seco — assim cada porcentagem vira diretamente número de mols. Então, tomando como base
mols de gás seco:
Breve explicação: o nitrogênio na chaminé vem do ar (não reage), por isso o cálculo de
é simplesmente o resto até
mols na base seca.]
Passo 3
Determinar quantos mols de
foram fornecidos pelo ar: ar seco tem, em molar,
e
. A razão
no ar é
Isso significa que para cada mol de
no ar existem
mols de
. Como toda a
presente no gás da chaminé veio do ar, os mols de
fornecidos pelo ar são
Explicação curta: isso dá a quantidade total de
que entrou com o ar.
Passo 4
Calcular quantos mols de
foram efetivamente consumidos na combustão (diferença entre o que entrou e o que sobrou na chaminé):
Agora, verificar quanto desse oxigênio foi usado para oxidar o carbono (forma
e
):
- Cada mol de
requer mol de (reação ). - Cada mol de
requer mol de (reação ).
Logo:
A diferença é o oxigênio usado para oxidar o hidrogênio do combustível (formando água):
Explicação da estequiometria H→H2O: reação
. Assim, cada mol de
utilizado para hidrogênio corresponde a
mols de
formados:
Passo 5
Calcular o ar teórico (isto é, o
que seria necessário para combustão completa) e daí o excesso de ar. Observação importante e justificativa: a presença de
indica combustão incompleta; se o combustível tivesse sido completamente oxidado, cada mol de
teria consumido mais
mol de
(para passar de CO a
). Portanto o oxigênio teórico para combustão completa é
ou seja
Agora o excesso de ar (em %) é a fração do ar fornecido acima do ar teórico:
Calculando:
Passo 6
Determinar a composição final do gás de chaminé incluindo vapor d’água (composição úmida). Já temos, na base de
mols secos:
e mole de
(calculado no Passo 4). O total de mols no gás úmido é
As porcentagens em base úmida (v/v, ou mol%) são:
Verificação rápida: a soma das porcentagens dá (por arredondamento) aproximadamente
.]
Resposta
a)
de excesso de ar\n
b) Composição do gás de chaminé (v/v, úmido): ,
,
,
,
b) Composição do gás de chaminé (v/v, úmido):