ATIVIDADE CONTEXTUALIZADA QUÍMICA

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ATIVIDADE CONTEXTUALIZADA - QUÍMICA APLICADA A 
ENGENHARIA 
 
Nome Completo: Regivan Oliveira Sousa 
Matrícula: 01351736 
Curso: Engenharia Civil 
 
 
O conceito de reagentes limitantes apresenta algumas implicações importantes 
para as aplicações de engenharia em que as reações químicas estão 
envolvidas. Um bom projeto para um processo químico garantiria que uma 
substância escassa ou cara fosse o reagente limitante, assim nada nesse 
material seria desperdiçado. 
Existe uma situação bem diferente para o projeto de motores de foguetes, na 
qual a massa total do foguete é uma consideração maior, logo, o objetivo seria 
provavelmente usar a massa mínima da mistura de combustível que poderia 
fornecer o impulso necessário. 
O princípio de funcionamento do motor de foguete baseia-se na terceira lei de 
Newton, a lei da ação e reação, que diz que "a toda ação corresponde uma 
reação, com a mesma intensidade, mesma direção e sentidos contrários". 
Imaginemos uma câmara fechada onde exista um gás em combustão. A 
queima do gás irá produzir pressão em todas as direções. A câmara não se 
moverá em nenhuma direção pois as forças nas paredes opostas da câmara 
irão se anular. Se introduzirmos um bocal na câmara, onde os gases possam 
escapar, haverá um desequilíbrio. A pressão exercida nas paredes laterais 
opostas continuará não produzindo força, pois a pressão de um lado anulará a 
do outro. Já a pressão exercida na parte superior da câmara produzirá empuxo, 
pois não há pressão no lado de baixo (onde está o bocal). Assim, o foguete se 
deslocará para cima por reação à pressão exercida pelos gases em combustão 
na câmara de combustão do motor. Por isto este tipo de motor é chamado 
de propulsão por reação assim ele tem como subir e ir para o espaço. 
Muitos motores de foguetes contam com as chamadas misturas de 
combustíveis de dois componentes, em que a energia é liberada à medida que 
se deixa os dois compostos reagir. O projeto ideal para um foguete desse tipo 
em geral garantiria a presença dos dois compostos em uma proporção 
estequiométrica, sem que nenhum deles estivesse em excesso. Um par de 
motores da naves espacial Draco, da Space X, é observado na Figura 1. 
 
 
 
 
 
Figura 1 – Par de motores do SuperDraco 
Fonte: Disponível em: https://stringfixer.com/pt/SuperDraco. Acesso 19/05/2022 
 
Os propulsores Draco da nave espacial Dragon, da Space X, são baseados na 
seguinte reação entre monometilhidrazina (CH6N2) e tetróxido de dinitrogênio 
(N2O4): 
 
CH6N2 (l) + N2O4 (l) → H2O(l) + CO2 (g) + N2 (g) 
 
Desta forma responda as seguintes etapas da questão: 
 
Etapa 1: 
A equação está balanceada? Se não tiver, balancei-a. 
 
Etapa 2: 
Qual a massa molar, em g/mol, dos reagentes e produtos dessa reação? 
Dica: Você precisará utilizar a tabela periódica. 
 
Etapa 3: 
Uma mistura combustível compreendendo 600 g de tetróxido de dinitrogênio e 
400 g de monometilhidrazina usada em um teste de um protótipo em escala de 
laboratório de um motor propulsor Draco. Responda: a)Quando o motor parar 
de queimar vai sobrar algum combustível não utilizado? b)Qual a substância 
desse combustível não queimado e qual massa deve ser encontrada? c) Qual a 
massa de água, de dióxido de carbono e de nitrogênio gerada nesse processo? 
 
Etapa 4: 
Quando se deseja uma mistura estequiométrica, ou seja, sem nenhum dos 
reagentes limitante/em excesso, uma vez que se constar esse excesso de 
reagente, será uma massa desnecessário no foguete. Qual a massa de cada 
reagente deve ser utilizada para cada quilograma de mistura combustível? 
 
Dica: A massa total de combustível, ou seja, a soma das massas de 
monometilhidrazina (CH6N2) e tetróxido de dinitrogênio (N2O4) deve 
apresentar uma massa total de 1000 g. 
 
 
RESOLUÇAO: 
 
ETAPA: I 
 
 
 
 
 
 
2CH6N2 + 5/2N2O4 6NH2O + 2CO2 + 9/2 N2 
 
Multiplicando os coeficientes por 2 
 
4CH6N2 + 5N2O4 12H2O + 4CO2 + 9N2 
 
 
 
 
ETAPA: II 
 
 
 
 
 
ETAPA: III 
 
 
 
 
Como a massa de CH6N2 no motor é 400g e somente 240g são consumidos 
na reação, sobram 160g de CH6N2 
 
 
 b) 
 
CH6N2 (Reagente em excesso), massa em excesso = 400g – 240 = 160g 
 
 
 
 c) 
 
 
184g de CH6N2 216g de H2O 
 
240g de CH6N2 X 
 
X = 281,73g de H2O 
 
184g de CH6N2 176 de CO2 
 
240g de CH6N2 Y 
 
Y = 229,56g de CO2 
 
184g de CH6N2 252g de N2 
 
240g de CH6N2 W 
 
W = 328,69g de N2 
 
 
ETAPA: IV 
 
644g de reagente 184g de CH6N2 
1000g de reagente X 
X = 285,71g de CH6N2 
 
644g de reagente 460g de N2O4 
1000g de reagente Y = 714,28g de N2 O4