Enunciado

Etano é queimado com 150 % de ar teórico na câmara de combustão de uma turbina a gás. Os componentes dos produtos de combustão, na seção de saída da câmara, são: C O 2 ,   H 2 O , O 2 , N 2   e   N O . Sabendo que nesta seção a temperatura é 1800 K e a pressão é igual a 1 M P a , determine a fração molar de N O nos produtos. É razoável ignorar a presença do C O nos produtos?

Passo 1

E aí bonit@s, tudo bom com vocês?

Se liguem só, antes de tudo precisamos da nossa equação de combustão para sabermos como proceder nesse exercício. Assim, temos

→ C 2 H 6 + 5,25 O 2 + 19,74 N 2 → 2 C O 2 + 3 H 2 O + 1,75 O 2 + 19,74 N 2

Lembrando que nossos produtos estão a 1800 K   e   1 M P a . Da dissociação da equação temos

N 2 + O 2 → 2 N O

Montando nossa tabela para o equilíbrio vamos ter

Da tabela acima podemos inferir

n C O 2 = 2 , n O 2 = 1,75 - x , n N O = 2 x , n H 2 O = 3 , n N 2 = 19,74 - x

Calculando a constante de equilíbrio teremos

K = 1,192 ⋅ 10 - 4 = y N O 2 y N 2 ⋅ y O 2 ⋅ p p 0 0 = 4 x 2 19,74 - x ⋅ 1,75 - x

Resolvendo a equação do segundo grau vamos encontrar

x = 0,03175

E assim, encontramos

y N O = 2 ⋅ 0,03175 26,49 = 0,0024

Passo 2

Para a outra equação dissociada teremos

2 C O 2 ⇔ 2 C O + O 2

Montando nossa tabelinha temos

Assim, tomando nossa constante de equilíbrio podemos fazer

k = 4,194 ⋅ 10 - 8 = y C O 2 ⋅ y O 2 y C O 2 2 ⋅ p p 0 1 = 2 a 2 - 2 a 2 ⋅ 1,75 - x + a 26,49 + a ⋅ 1 0,1  

→ 2 a 2 - 2 a 2 ⋅ 1,75 - x + a 26,49 + a = 0,1 1 ⋅ 4,194 ⋅ 10 - 8  

Tomando x = 0,03175 vamos encontrar a = 0,000254 sendo assim, teremos

y C O = 1,92 ⋅ 10 - 5

Esse valor pode ser negligenciado para maioria das aplicações pois é muito pequeno. Pronto, tá resolvido nosso exercício.

Resposta

S i m ,   é   p o s s í v e l   i g n o r a r   a   p r e s e n ç a   d o   C O .

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