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).
– 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
for a massa de água formada por massa de combustível e
for a entalpia de vaporização da água, então vale:
Passo 4
Para que
é necessário que
Isso só ocorre se não houver formação de vapor de água
ou se a entalpia de vaporização for nula
.
Passo 5
Na prática,
em condições normais, então a única forma de zerar o termo é ter
, 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.