Um reator utiliza carbono como combustível segundo a reação abaixo:
Se são queimados 2 kg de carbono com
de excesso de ar, determine:
Volume de
não reagido
Volume de
Passo 1
O enunciado e os dados fornecidos são estes:
- Reação química:
. - Massa de carbono queima-da:
. - Excesso de ar:
(ou seja, a mais de do que o teórico). - Pedido: volume de
não reagido em .
Passo 2
Converter massa de carbono em quantidade de matéria (em
).
Explicação rápida: a quantidade de matéria (em
) é dada por
Explicação rápida: a quantidade de matéria
onde
é a massa (em
) e
é a massa molar (em
). Para o carbono, usar
(valor usual aproximado suficiente para prova). Então:
Passo 3
Determinar o consumo estequiométrico de
.
Pela reação, cada 1 mol (ou 1 ) de
consome 1 mol (1
) de
. Logo o
necessário na estequiometria é igual ao número de
de carbono:
Pela reação, cada 1 mol (ou 1
Passo 4
Aplicar o excesso de ar de
.
Explicação: excesso de significa que o fornecido é
vezes o necessário (ou seja,
). Assim o
fornecido é
Explicação: excesso de
Passo 5
Calcular o
não reagido (excesso que sobra).
O que sobra é a diferença entre o fornecido e o consumido (consumido = requerido estequiométrico, pois todo o carbono vai reagir se houver excesso de ):
O que sobra é a diferença entre o fornecido e o consumido (consumido = requerido estequiométrico, pois todo o carbono vai reagir se houver excesso de
Passo 6
Converter a quantidade de matéria de
excedente para volume em
.
Explicação: por definição, refere-se a metros cúbicos nas condições normais (0^\circ\mathrm{C}, 1 atm). Nessas condições o volume molar ideal é aproximadamente
. O volume é dado por
Explicação: por definição,
onde
e
. Logo:
Arredondando de forma razoável para três algarismos significativos: