O poder calorífico superior de um combustível pode ser igual ao poder calorífico inferior? Explique.

Passo 1

O enunciado pergunta se o poder calorífico superior (PCS) pode ser igual ao poder calorífico inferior (PCI). O conteúdo é termodinâmica da combustão, em especial como a entalpia de vaporização da água afeta o calor liberado.

Passo 2

Definimos os dois poderes caloríficos da seguinte forma:
– PCS é o calor liberado quando todos os produtos de combustão, incluindo o vapor de água, são resfriados até a temperatura de referência com condensação do vapor.
– PCI é o calor liberado quando os produtos de combustão são resfriados até a mesma temperatura de referência, mas o vapor de água permanece não condensado (permanece em fase gasosa).

Passo 3

A diferença entre eles é justamente o calor de condensação do vapor de água formado. Se m_{\mathrm{H_2O}} for a massa de água formada por massa de combustível e \Delta h_{\mathrm{vap}} for a entalpia de vaporização da água, então vale:
\text{PCS} = \text{PCI} + m_{\mathrm{H_2O}}\;\Delta h_{\mathrm{vap}}.

Passo 4

Para que \text{PCS} = \text{PCI} é necessário que
m_{\mathrm{H_2O}}\;\Delta h_{\mathrm{vap}} = 0.
Isso só ocorre se não houver formação de vapor de água m_{\mathrm{H_2O}}=0 ou se a entalpia de vaporização for nula \Delta h_{\mathrm{vap}}=0.

Passo 5

Na prática, \Delta h_{\mathrm{vap}}\neq0 em condições normais, então a única forma de zerar o termo é ter m_{\mathrm{H_2O}}=0, isto é, um combustível que não contenha hidrogênio e, portanto, não gere água ao queimar (por exemplo, pura grafite ou coque).

Resposta

O PCS só iguala o PCI se o combustível não gerar água na combustão (não contiver hidrogênio), pois aí não há calor de condensação do vapor.

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