Uma mistura de combustível de em massa de metano e em massa de etanol é totalmente queimada com ar teórico. Considerando que o fluxo total do combustível é de , determine o fluxo de ar necessário.
Passo 1
Fala, man@! Tudo belezinha? Sem enrolação, vamos tentar entender logo a questão!
O primeiro passo de qualquer exercício de combustão é escrever a equação da reação. O enunciado diz que o combustível passa por uma combustão completa com ar teórico. Isso quer dizer que a reação é feita sem excesso de ar. Logo, apenas , e são os produtos. Como o ar é feito de e , os reagentes são , , e . A equação da reação é:
onde , , , , e são os coeficientes estequiométricos da combustão.
O enunciado quer que a gente calcule o fluxo de ar (massa de ar que é usada na combustão a cada segundo), mas para achar , precisamos achar a quantidade de de ar que é usada a cada segundo . é encontrada, através da fórmula abaixo.
Pra gente converter pro fluxo , basta multiplicar pela massa molar do ar. Essa massa molar pode ser encontrada em tabelas de gases ideais de livros. Ela vale . Agora que sabemos tudo isso, vamos começar a calcular , balanceando a equação de combustão!
Passo 2
O primeiro passo para fazer o balanço de uma equação, quando o enunciado nos dá as composições dos produtos e do combustível, é determinar os coeficientes de cada componente do combustível. Os coeficientes são encontrados, calculando os fluxos de cada componente.
Calcularemos , achando o fluxo de presente no combustível. Encontramos multiplicando os de combustível pelos de no combustível.
Da mesma forma, achamos o fluxo de , multiplicando pelos de no combustível.
Agora, para achar a quantidade de de nos reagentes, dividimos pela massa molar do metano que vale segundo tabelas de gases ideais de livros.
é encontrado, dividindo pela massa molar do etanol que vale segundo as tabelas termodinâmicas de gases.
Substituindo o valor desses coeficientes calculados na equação de combustão:
Com esses coeficientes já somos capazes de achar os coeficientes restantes!
Passo 3
Achamos o coeficiente , fazendo o balanço do carbono . Para a quantidade de carbono ficar balanceada, os de dos reagentes deve ser igual a de dos produtos.
A quantidade de de é encontrada através do balanço de hidrogênio . Para a quantidade de ficar balanceada, os de dos reagentes devem ser iguais aos de dos produtos.
O coeficiente pode ser encontrado fazendo o balanço de oxigênio . Pra isso, os de presentes nos reagentes têm que ser iguais aos de dos produtos.
Substituindo na fórmula de :
Multiplicando por , achamos o fluxo de ar que o enunciado pediu!
Boooooooa, garot@! Achamos a resposta!!