Questão 1.1: Por que a razão de equivalência é frequentemente um parâmetro mais significativo do que a razão ar-combustível (ou combustível-ar) para definir a estequiometria de uma mistura reagente ao comparar com diferentes combustíveis?
Passo 1
O enunciado pergunta por que, ao comparar misturas estequiométricas de combustão com combustíveis diferentes, faz mais sentido usar a razão de equivalência do que a razão ar–combustível (ou sua inversa, razão combustível–ar). O conteúdo é estequiometria de combustão e definição de misturas ricas/lean. Vamos relembrar as definições e ver em que ponto a razão de equivalência se torna um parâmetro universal.
Passo 2
Primeiro, definimos a razão ar–combustível real como
e a razão ar–combustível estequiométrica para um combustível genérico
escrevendo a reação balanceada e isolando
Como o valor numérico de
depende de
,
e
, cada combustível tem seu próprio
.
Passo 3
Agora, definimos a razão de equivalência
como
Isso significa:
-
→ mistura estequiométrica; -
→ mistura magro (lean); -
→ mistura rica (rich).
Passo 4
Note que
muda de combustível para combustível, mas a definição de
normaliza o valor real pela estequiometria daquele mesmo combustível. Assim,
é adimensional e compara sempre “quanto acima ou abaixo” da estequiometria estamos, independentemente da fórmula química.
Passo 5
Vantagens de usar
:
- É independente da composição exata do combustível — todo mundo fala em “0,8” ou “1,2” de equivalência sem precisar saber o
exato de cada combustível. - Facilita a comparação de desempenho e emissões entre diferentes combustíveis, porque fixa o ponto relativo à reação estequiométrica.
- Indica diretamente se a mistura é rica ou pobre em relação à quantidade ideal de ar, algo crucial para processos de combustão, eficiência térmica e formação de poluentes.
Resposta
A razão de equivalência
normaliza a razão ar–combustível real pela razão estequiométrica do mesmo combustível, tornando-a adimensional e universal. Isso elimina a dependência do
específico de cada combustível, permitindo comparar diretamente quão rica ou pobre é uma mistura em relação à estequiometria ideal, seja qual for o combustível usado.