Composição dos Combustíveis

Primeiro de tudo: o que seria essa base volumétrica? Saber isso é fundamental para resolver esse tipo de questão! A base volumétrica é igual à base molar! Isso quer dizer que todas as porcentagens mostradas na tabela são a fração molar de cada componente.

A base volumétrica é usada para mostrar a composição de combustíveis é gasosos!

onde:

• é a quantidade de de dentro do combustível;
• é a quantidade de de dentro do combustível;
• é a quantidade de de dentro do combustível;
• é a quantidade de do combustível. Ele é a soma do de cada componente.

Agora vamos traduzir o que todas essas variáveis e números significam! Quando a tabela informa que de combustível é composto por , ela quer dizer que em cada de combustível existem de . Isso também serve pros outros componentes. Em cada de combustível existem de e de .

Cálculo dos coeficientes estequiométricos do combustível gasoso misturado

Acabamos de descobrir o que significam as porcentagens da tabela. Mas como podemos calcular os coeficientes estequiométricos do combustível misturado, usando essa informação?

Para fazer isso, podemos escrever a equação química de combustão para de combustível. Com isso, descobrimos a quantidade de de cada componente.

Os coeficientes restantes são determinados pelo balanço de cada elemento químico. Em outras palavras, os números que faltam são encontrados, quando a gente iguala a quantidade de um elemento presente nos reagentes com a quantidade desse elemento presente nos produtos.

Com esses valores a equação química fica:

Mas, por que a gente escolheu escrever a equação química para de combustível?

Porque a equação química é que nem uma receita de bolo. O que importa de verdade nela é a proporção entre as substâncias. Se a gente escrevesse a equação para de combustível, a proporção entre o e o continuaria sendo de pra ( ou ). Isso que importa!

Composição dos combustíveis líquidos e sólidos em base mássica

Foi dito que a composição dos combustíveis gasosos era mostrada em base volumétrica ou base molar. Isso quer dizer que a composição de combustíveis líquidos (gasolina, óleo diesel e etanol) e sólidos (carvão) é mostrada em uma base diferente? Sim! Em exercícios de termodinâmica, a composição desses dois tipos de combustível é mostrada em base mássica!

Isso muda um pouco a forma como calculamos os coeficientes estequiométricos de cada substância! Para fazer essa conta, a gente vai precisar saber a massa molar de cada componente do combustível. Mas não se preocupe! Se o próprio enunciado não informar as massas molares, você terá acesso a esses valores em tabelas! A figura abaixo é um exemplo.

Determine os coeficientes estequiométricos da combustão do carvão com ar seco. Considere que essa combustão só forma gás carbônico , água e gás nitrogênio . A composição do carvão está mostrada na tabela acima em base mássica.

Podemos escrever a equação química da combustão com os coeficientes desconhecidos.

Mas por onde podemos iniciar os cálculos?

Veremos isso no próximo tópico!

O que são as porcentagens de uma composição em base mássica?

O primeiro passo para resolver esse exemplo é entender direitinho o que é base mássica. Quando a composição é mostrada em base molar, as porcentagens são o do componente dividido pelo total do combustível. Quando a composição está em base mássica, as porcentagens são a massa do componente dividido pela massa do combustível.

onde é a massa em quilograma . Por exemplo, é a massa de em quilograma presente combustível. é a massa de todo o combustível em quilograma . Por isso, ela é a soma da massa de cada componente.

é a concentração da substância. Por exemplo, é a concentração de no carvão. também pode ser chamada de fração mássica. Por conta disso, é chamada de fração mássica de no combustível.

Mas como podemos calcular os coeficientes estequiométricos do carvão, usando essas porcentagens?

Para fazer isso, podemos escrever a equação química de combustão do carvão para de combustível. Com isso, descobrimos a quantidade de de cada componente.

A partir desses valores de massa, nós vamos calcular a quantidade de de cada substância, dividindo a massa da substância pela sua massa molar !

Cálculo dos coeficientes estequiométricos de um combustível em base mássica

Com isso, descobrimos a quantidade de de cada componente.

Os coeficientes restantes são determinados pelo balanço de cada elemento químico.

Com esses valores a equação química fica:

O mesmo comentário feito antes para composição em base volumétrica pode ser feito para composição em base mássica! A gente escolheu escrever a equação química para de combustível, mas poderia escolher qualquer outro valor de massa do combustível. Isso não vai mudar a proporção entre as substâncias e é só essa proporção que importa na equação!