Modulo 3 - Complemento de Química Aplicada

Prévia do material em texto

11/05/2020 UNIP - Universidade Paulista : DisciplinaOnline - Sistemas de conteúdo online para Alunos.
https://online.unip.br/imprimir/imprimirconteudo 1/14
ESTERQUIOMETRIA DA COMBUSTÃO E TIPOS DE COMBUSTÃO
composição dos combustíveis
Os elementos químicos normalmente presentes nos combustíveis são: carbono,
hidrogênio, oxigênio, nitrogênio, enxofre e com menor freqüência o fósforo.
elementos essenciais ( C e H )
Os elementos essenciais têm presença muito freqüente na composição dos
combustíveis, sendo que normalmente, predominam quantitativamente,
respondendo pela geração de calor e pela função redutora.
carbono
C (GRAFITE) + O2 → CO2 + 94 kcal
Havendo falta de oxigênio para a reação com o carbono, além da reação de
combustão acima, ocorrerá parcialmente, a seguinte reação endotérmica:
C(GRAFITE) + CO2 → 2 CO - 40,8 kcal.
Das duas reações anteriores obtém-se a reação de queima incompleta do
carbono:
 C(GRAFITE) + ½ O2 → CO + 26,6 kcal.
A reação é altamente desvantajosa, pois além do fato do monóxido de carbono
(CO) ser tóxico, perde-se calor latente (combustível sem queimar), pois o CO é
um combustível.
Se houver alimentação adicional de O2 no processo, ocorrerá a queima do CO, de
acordo com a reação:
CO + ½ O2 → CO2 + 69,9 kcal 
hidrogênio
H2 (GÁS) + ½ O2 → H2O (VAPOR) + 57,8 kcal
H2 (GÁS) + ½ O2 → H2 O (LÍQUIDO) + 68,3 kcal
elementos secundários (O, N, S, P)
oxigênio
A presença de oxigênio nos combustíveis acarreta sistematicamente, uma redução
na capacidade de geração de calor dos mesmos. Combustíveis oxigenados geram,
em princípio, menores quantidades de calor. 
Tal fato permite concluir que é indesejável e desvantajosa a presença desse
elemento na constituição do combustível.
Os exemplos a seguir mostram a redução na geração de calor.
C + O2 → CO2 + 94 kcal
CO + ½ O2 → CO2 + 69,9 kcal
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O + 200 kcal
CH4O + 3/2 O2 → CO2 + 2 H2O + 160 kcal
11/05/2020 UNIP - Universidade Paulista : DisciplinaOnline - Sistemas de conteúdo online para Alunos.
https://online.unip.br/imprimir/imprimirconteudo 2/14
interpretação
Aceita-se como explicação que o oxigênio existente no combustível, acarreta uma
prévia e parcial oxidação dos elementos essenciais.
convenção
Admite-se que o oxigênio presente em um combustível, anule por oxidação
parcial, preferencialmente o hidrogênio em lugar do carbono. Assim, deve-se
subtrair da quantidade total de hidrogênio a parcela já queimada.
Chamando de:
HT (hidrogênio total) a quantidade total de hidrogênio presente no combustível;
HC (hidrogênio combinado) a parcela oxidada pelo oxigênio do combustível; e
HL (hidrogênio livre) a quantidade de hidrogênio útil para o processo de
combustão.
A quantidade total de hidrogênio de um combustível pode ser representada por:
HT = HC + HL
O cálculo das quantidades de hidrogênio livre e combinado num combustível são
feitos com base na fórmula e na reação de formação da água, que é o produto
formado na oxidação do hidrogênio.
em massa:
Pela reação H2 + ½ O2 → H2O
pode ser verificado que 2g de hidrogênio combinam-se com 16g de
oxigênio. Desta forma, sendo:
mO2 a massa de oxigênio presente no combustível;
 m H2L = m H2T – m O2 / 8
mH2C a massa de hidrogênio combinado;
mH2L a massa de hidrogênio livre (ou útil para o processo);
mH2T a massa de hidrogênio total,
podem ser deduzidas as seguintes relações:
nitrogênio
O nitrogênio apresenta grande inércia química, caracterizada por uma baixa
tendência de combinação, inclusive nos processos usuais de combustão.
Sendo o Poder Calorífico de um combustível, como será visto adiante, a relação
entre a quantidade de calor gerado e a unidade de massa (ou de volume) do
combustível queimada, conclui-se que a presença deste elemento, que contribui
apenas para o aumento da massa (ou de volume), é desvantajosa, pois acarreta
uma diminuição do Poder Calorífico do combustível.
enxofre
Durante uma combustão, o enxofre presente em um combustível se oxida de
acordo com as reações:
 S + O2 → SO2 + 72 kcal 
 S + 3/2 O2 → SO3 + 105,5 kcal O
Então, sob o aspecto energético, não há dúvida que a presença de enxofre
apresenta interesse, porém, paralelamente, há um aspecto altamente negativo
que anula esta vantagem, tornando a presença desse elemento inconveniente.
São os produtos da sua oxidação.
11/05/2020 UNIP - Universidade Paulista : DisciplinaOnline - Sistemas de conteúdo online para Alunos.
https://online.unip.br/imprimir/imprimirconteudo 3/14
Tanto o SO2 como o SO3 são substâncias extremamente tóxicas e corrosivas,
constituindo-se em poderosos agentes poluentes.
fósforo
O fósforo presente no combustível se oxida de acordo com a reação:
P4 + 5 O2 → P4O10 + 360 kcal
O produto formado em contato com a umidade do ar externo forma o ácido
fosfórico (H3PO4) que sendo corrosivo, torna indesejável a presença de fósforo no
combustível.
Tipos de Combustão
incompletas: quando a quantidade de oxigênio alimentada é menor que
quantidade estequiometricamente necessária, para oxidar totalmente todas as
frações do combustível, aparece nos fumos grandes quantidades de frações sem
queimar, como o CO (e hidrocarbonetos em algumas situações). Não há presença
de oxigênio.
teoricamente completas (ou estequiométricas): quando a alimentação de oxigênio
é feita com a quantidade estequiometricamente necessária, para oxidar
totalmente todas as frações do combustível verifica-se a presença de pequena
quantidade de CO nos fumos e quantidade desprezível (ou nula) de oxigênio.
completas: quando se alimenta uma quantidade de oxigênio maior que a
quantidade estequiométrica necessária para oxidar totalmente todas as frações do
combustível haverá a presença de oxigênio nos fumos, em maior ou menor
quantidade (dependendo do combustível queimado e do excesso empregado) e
quantidade desprezível (ou nula) de CO.
Razões do Uso de Excesso de Comburente em Processos de Combustão
a) Contato combustível – comburente À medida que se aumenta a quantidade de
moléculas de O2, aumenta a probabilidade de choque com as moléculas do
combustível (ou com suas partículas finamente divididas) ecresce a taxa de
conversão dos reagentes em produtos da reação.
b) Deslocamento do equilíbrio químico das reações.
As reações de combustão ocorrem em fase gasosa, e são reações de equilíbrio
químico (reversíveis).Com o aumento da concentração de oxigênio no sistema,
evitamos o deslocamento do equilíbrio no sentido da reformação dos reagentes.
A porcentagem de ar em excesso é expressa em relação à quantidade teórica,
estequiometricamente calculada.
Trata-se de uma parcela a ser alimentada além da quantidade teórica (ou
estequiométrica).
Ordem de Grandeza do Excesso de Comburente
Levando-se em conta somente o estado físico do combustível, o excesso
recomendado varia conforme segue:
combustíveis gasosos : 5 a 30% de ar em excesso;
combustíveis líquidos : 20 a 40% de ar em excesso; 
combustíveis sólidos : 30 a 100% de ar em excesso.
Roteiro para a Solução de Exercícios
A) adotar uma base de cálculo quando não for especificada.
Como regra geral, adota-se para combustíveis sólidos e líquidos, 1000 g de
combustível.
Para combustíveis gasosos, pode-se adotar 100 mols do combustível ou 1 m3 de
gás a CNTP;
11/05/2020 UNIP - UniversidadePaulista : DisciplinaOnline - Sistemas de conteúdo online para Alunos.
https://online.unip.br/imprimir/imprimirconteudo 4/14
B) escrever as reações de combustão completa das espécies químicas e/ou
frações combustíveis;
Importante: nas reações de combustão completa,
- todo o carbono é oxidado a CO2;
- todo o hidrogênio é oxidado a H2O;
- o enxofre presente é oxidado a SO2;
- se houver CO, será oxidado a CO2;
- a combustão completa de hidrocarbonetos, álcoois, cetonas etc. produz CO2 e
H2O.
C) como base na estequiometria das reações e da quantidade de matéria de cada
espécie / fração combustível, determinar a quantidade de matéria de oxigênio
teórico para o processo, lembrando que:
O2 TEÓRICO- O2 DO COMBUSTÍVEL = O2 PARA COMBUSTÃO COMPLETA 
 DE TODO O COMBUSTÍVEL
D) com base na informação do problema, calcular a quantidade de matéria de
oxigênio em excesso e a quantidade real.
Lembrar que a quantidade de matéria de oxigênio em excesso é uma
porcentagem da quantidade teórica, e que a quantidade real é a soma da
quantidade de matéria teórica com a quantidade de matéria em excesso;
E) para encontrar as correspondentes quantidades de ar (em quantidade de
matéria ou volume), basta dividir as quantidades de O2 encontradas, por 0,21;
n AR = n O2 / 0,21 
F) se ocorrer queima incompleta, re-escrever as reações de combustão, de acordo
com os dados fornecidos;
G) desenhar um fluxograma do processo, marcando as correntes de entrada (ar e
combustível) e as de saída (fumos e resíduo);
H) com base nos produtos das reações, composição do ar e do combustível,
especificar os componentes de cada corrente;
I) encontrar as quantidades de matéria de cada componente dos fumos, com base
nas respectivas equações de combustão e a composição do combustível e do
comburente.
Lembrar que, nas combustões completas, a quantidade de matéria de O2 nos
fumos coincide com a quantidade de matéria de O2 em excesso.
Nas incompletas, a quantidade de matéria de O2 nos fumos deve ser obtida por
meio da expressão:
O2 NOS FUMOS = O2 ALIMENTADO – O2 CONSUMIDO NAS REAÇÕES
 EXEMPLOS DE CÁLCULO
1) - Um carvão mineral apresenta a seguinte composição em 1000 gramas:
carbono hidrogênio oxigênio nitrogênio enxofre umidade Cinza
 600 70 56 112 48 45 64
11/05/2020 UNIP - Universidade Paulista : DisciplinaOnline - Sistemas de conteúdo online para Alunos.
https://online.unip.br/imprimir/imprimirconteudo 5/14
Considerando a queima de 1 kg desse combustível com 80% de ar em excesso,
calcular:
a) volume de ar real necessário, captado a 20 °C e 720 mmHg;
b) o volume de fumos liberados a 157 °C e 850 mmHg;
c) massa de água do combustível;
d) a massa capaz de gerar calor; e
e) as massas existentes nos fumos de: água combinada, água formada, água
total, dióxido de carbono.
A) Base de Cálculo: 1000 g de combustível.
A composição do combustível em 1.000g é:
Elemento massa quantidade de matéria
carbono = 600 g 600/12 = 50 mols 
hidrogênio = 70 g 70/2 = 35 mols
oxigênio = 56 g 56/32 = 1,75 mols
nitrogênio = 112 g 112/28 = 4 mols
enxofre = 48 g 48/32 = 1,5 mols
umidade = 45 g 45/18 = 2,5 mols
Cinza = 48 g 
B) Reações de Combustão (cálculo da quantidade de matéria de O2 teórico)
 C + O2 –> CO2
 50 mols 50 mols 50 mols
 H2 + ½ O2 –> H2O
 35mols 17,5 mols 35 mols
 
 S + O2 –> SO2
 1,5 mols 1,5 mols 1,5 mols
C) quantidade de matéria de O2 teórico
n O2 PARA O CARBONO = 50 mols
n O2 PARA O HIDROGÊNIO = 17,5 mols
n O2 PARA O ENXOFRE = 1,5 mols
n O2 DO COMBUSTÍVEL = 1,75 mols
n O2 TEÓRICO = 50 + 17,5 + 1,5 - 1,75 = 67,25 mols
D) quantidades de matéria de O2 em excesso e real
n O2 EXCESSO = 0,8 x 67,25 = 53,8 mols
n O2 REAL = 67,25 + 53,8 = 121,05 mols 
E) quantidade de matéria de ar real
n AR REAL = 121,05 / 0,21 = 576,43 mols
sendo: n O2 = 121,05 mols e n N2 = 576,43 x 0,79 = 455,38
mols
11/05/2020 UNIP - Universidade Paulista : DisciplinaOnline - Sistemas de conteúdo online para Alunos.
https://online.unip.br/imprimir/imprimirconteudo 6/14
O volume de ar a ser captado a 20 °C e 720 mm Hg será:
V AR = (576 x 62,3 x 293) / 720 = 14.614 L ( a )
I) quantidades de matéria dos componentes dos fumos
n CO2 = n C = 50 mols 
n SO2 = nS = 1,5 mols 
n H2O = n H2 + n H2O(UMIDADE) = 35 + 2,5 = 37,5 mols 
n N2 = n N2 (COMBUSTÍVEL) + n N2 (AR) = 4 + 455,38 = 459,38
mols
n O = n O2(EXCESSO) = 53,8 mols 
n FUMOS= 50 + 1,5 + 37,5 + 459,38 + 53,8 = 602,18 mols 
Cálculo do volume de fumos
V = n R T / P
V = (602,18 x 62,3 x 430) / 850 = 18.978,6 L
Cálculo das massas solicitadas
massa de água combinada
A água combinada provém do hidrogênio combinado. Assim:
n H2O COMBINADA = n H2 COMBINADO = 2 n O2 DO COMBUSTÍVEL
n H2O COMBINADA = 2 x 1,75 = 3,5 mols
lembrando que: massa = n Massa Molar
tem-se: m H2O COMBINADA = 3,5 x 18 = 63 g
massa de água formada
A água formada provém do hidrogênio livre
n H2O FORMADA = nH2 LIVRE = nH2 TOTAL - 2 nO2 COMBUSTÍVEL
n H2O FORMADA = 35 - 2 x 1,75 = 31, 5 mols 
m H2O FORMADA = 31,5 x 18 = 567 g
massa de água total
A água total provém do hidrogênio total e da umidade do combustível. Na
composição do combustível tem-se 45g de umidade. Assim:
11/05/2020 UNIP - Universidade Paulista : DisciplinaOnline - Sistemas de conteúdo online para Alunos.
https://online.unip.br/imprimir/imprimirconteudo 7/14
m H2O FUMOS = n H2O x 18 + m UMIDADE = 35 x 18 + 45 = 675g
massa de dióxido de carbono
m CO2 = n CO2 FUMOS x 44 = 50 x 44 = 2.200 g
massa de água do combustível
A massa de água do combustível é a soma da massa de água combinada e da
massa de umidade do combustível. Assim:
m H2O COMBUSTÍVEL = m
H2O COMBINADA + m UMIDADE = 63 + 45 = 108 g
massa do combustível capaz de gerar calor
A massa do combustível capaz de gerar calor é a soma da massa de carbono, com
a massa de hidrogênio livre mais a massa de enxofre.
m CAPAZ DE GERAR CALOR = m C + m H2 LIVRE + m S 
m CAPAZ DE GERAR CALOR = 600 + ( 70-56 / 8 ) + 48 = 711 g 
2) – Um veículo movido a etanol percorre 9 km/litro de combustível. Sendo
conhecida a fórmula molecular do etanol C2 H5OH, determinar :
a) a quantidade molar de ar necessária para queimar totalmente 1 litro de etanol
com 20% de ar em excesso.
b) a quantidade molar de oxigênio subtraído ao ambiente por quilômetro rodado.
c) qual a quantidade de matéria de CO2 formada por quilômetro rodado ?
d) a massa de H2O formada por litro de combustível.
Dado: densidade do etanol = 0,782 g/mL
A) Base de cálculo: 1 L de etanol ( = 1000 mL )
Sendo: d = m / V a massa pode ser calculada por:
m = d V ou m = 1000 x 0,782 = 782 g de etanol
a quantidade de matéria será:
n = 782 / 46 = 17 mols de etanol
B) Reação de Combustão
C2H5OH + 3 O2 –> 2 CO2 + 3 H2O
 1 mol 3 mols 2 mols3 mols
 17 mols 51 mols 34 mols 51 mols
C) n O2 TEÓRICO = 51 mols 
D) n O2 EXCESSO = 0,2 x 51 = 10,2 mols
n O2 REAL = 51 + 10,2 = 61,2 mols
E) n AR REAL = 61,2 / 0,21 = 291,43 mols
quantidade de matéria de ar necessária = 291,43 mols (a)
11/05/2020 UNIP - Universidade Paulista : DisciplinaOnline - Sistemas de conteúdo online para Alunos.
https://online.unip.br/imprimir/imprimirconteudo 8/14
b) Para cálculo da massa de oxigênio subtraído do ambiente, deve-se levar em
conta que o oxigênio captado em excesso é devolvido ao ambiente junto com os
fumos da combustão. Assim, a quantidade subtraída é somente o número de mols
de oxigênio teórico.
Para 1 litro de combustível foi calculado o total de oxigênio teórico de 51 mols.
Como o veículo percorre 9 km por litro, o número de mols de oxigênio por
quilômetro será:
n O2 SUBTRAÍDO POR QUILÔMETRO = 51 / 9 = 5,67 mols
c) Pela reação de combustão constata-se que para cada litro de etanol queimado
(17 mols) formam-se 34 mols de CO2. Considerando a quilometragem percorrida
por litro (9 km), o número de mols de CO2 por quilômetro rodado será:
n CO2 POR QUILÔMETRO RODADO = 34 / 9 = 3,78 mols
d) Pela reação de combustão constata-se que para cada litro de etanol queimado
(17 mols) formam-se 51 mols de H2O. Assim:
m H2O FORMADA = 51 x 18 = 918g
3) Considere a queima de 1 m3 de gás metano (CH4) captado a 880 mmHg e 27
°C com 20% de ar em excesso. Calcule a quantidade de ar necessária, sendo o ar
captado nas mesmas condições. Calcule o volume de fumos, sabendo que os
mesmos são liberados a 127 °C e 1015 mmHg.
Nota: Nas situações em que tanto os reagentes como os produtos de uma reação
são gasosos, podemos utilizar a proporção volumétrica dada pelos coeficientes
da(s) reação(es) química(s) balanceada(s), desde que todos os volumes
envolvidos sejam considerados nas mesmas condições de pressão e temperatura.
A) Base de Cálculo: 1 m3 metano a 27 °C e 880 mmHg
B) Reação de Combustão
 CH4 + 2 O2 –> CO2 + 2 H2O 
1 vol 2 vol 1 vol 2 vol
1000 L 2.000 L 1.200 L 2.000 L 
C) V O2 TEÓRICO = 2.000 L
D) V O2 EXCESSO. = 0,2 x 2000 = 400 L
 V O2 REAL = 2.000 + 400 = 2.400 L
E) Volume de ar a 27 °C e 880 mmHg
VAR = 2.400 / 0,21 = 11.428,6 L
11/05/2020 UNIP - Universidade Paulista : DisciplinaOnline - Sistemas de conteúdo online para Alunos.
https://online.unip.br/imprimir/imprimirconteudo 9/14
I) volumes dos componentes dos fumos
VCO2 = 2.000 L (conforme reação química )
VH2O = 2.000 L (conforme reação química)
VN2 = 9.428,6 L
VO2 = 400 L
V FUMOS a 880 mmHg e 27°C
V FUMOS = 2.000 + 2.000 + 9.428,6 + 400 = 13.828,6 L 
Cálculo do volume de fumos nas condições solicitadas (127 °C e 1015 mmHg)
P1V1 / T1 = P2V2 / T2 
considerando para índice 1 as condições da base de cálculo, e para índice 2 as
condições de liberação dos fumos, tem-se:
880 x 13.826,6 / 300 = 1015 x Vfumos / 400
de onde se obtém V FUMOS = 15.983,4 L
4) Um carvão mineral apresenta a seguinte composição em porcentagem em
massa:
carbono hidrogênio oxigênio Cinza
 69,6% 18% 8,96% 3,44%
Deve ser queimado com 70% de ar em excesso. Considerando a queima de 1 kg
do carvão pede-se:
a) a quantidade de matéria de ar real necessário;
b) a quantidade de matéria de cada componente dos fumos; e
c) a quantidade de matéria total dos fumos.
A) Base de Cálculo: 1 kg do carvão
tem-se:
carbono = 696 g –> n C = 696 / 12 = 58 mols 
hidrogênio = 180 g –> nH2 = 180/2 = 
 90 mols 
oxigênio = 89,6 g –> nO2 = 89,6 / 32 = 
 2,8 mols 
cinza = 34,4 g 
B) Reações de Combustão
 C + O2 –> CO2
 58 mols 58 mols 58 mols
 H2 + ½ O2 –> H2O
11/05/2020 UNIP - Universidade Paulista : DisciplinaOnline - Sistemas de conteúdo online para Alunos.
https://online.unip.br/imprimir/imprimirconteudo 10/14
 90 mols 45 mols 90 mols
C) n O2 TEÓRICO = (58 + 45 - 2,8) = 100,2 mols
D) n O2 EXCESSO = 0,7 x 100,2 = 70,14 mols
 
n LO2 REAL = 100,2 + 70,14 = 170,34 mols
E) n AR REAL = 170,34 / 0,21 = 811,14 mols (a)
I) quantidades em mols dos componentes dos fumos (b)
n CO2 = n C = 58 mols 
n H2O = n H2 = 90 mols
n O2 = n O2 EXCESSO = 70,14 mols
n N2 = n N2 DO AR = 640,80 mols
n FUMOS =58 + 90 + 70,14 + 640,80 = 858,94 mols
5.Resolver o problema n° 4 supondo que 90% do carbono se oxide a CO2 e o
restante a CO, mantendo a porcentagem de ar em excesso empregado.
Observação: como para o cálculo do número de mols de oxigênio teórico devemos
impor combustão total de todo o combustível. Assim, permanecem inalterados os
valores encontrados nos itens C, D e do roteiro e o item a do problema tem a
mesma resposta.
E) n AR REAL = 811,14 mols 
F) Devem ser re-escritas as reações de combustão, de acordo com as novas
condições.
0,9 x 58 = 52,2 mols de carbono oxidam-se a CO2;
0,1 x 58 = 5,8 mols de carbono oxidam-se a CO. 
As reações de combustão passam a a ser:
 C + O2 –
> CO2 (I)
 52,2 mols 52,2 mols 52,2 mols
 C + ½ O2 –> CO (II)
 5,8 mols 2,9 mols 5,8 mols
11/05/2020 UNIP - Universidade Paulista : DisciplinaOnline - Sistemas de conteúdo online para Alunos.
https://online.unip.br/imprimir/imprimirconteudo 11/14
 H2 + ½ O2 –> H2O (III)
 90 mols 45 mols 90 mols 
I) quantidades de matéria dos componentes dos fumos (b)
n CO2 = 52,2 mols (de acordo com a reação I)
n CO = 5,8 mols (de acordo com a reação II)
nH2O = 90 mols (de acordo com a reação III)
n N2 = n N2 DO AR = 640,80 mols
n O2 = n O2 ALIMENTADO- n O2 CONSUMIDO NAS REAÇÕES
n O2 = (170,34 + 2,8) - (52,2 + 2,9 + 45) = 73,04 mols
n FUMOS = 52,2 + 5.8 + 90 + 73,04 + 640,80 = 861,84 mols
6) São analisadas as condições de funcionamento de 3 veículos conforme segue:
O primeiro movido a gasolina composição média C6 H12, densidade 0,756 g/ml.
Para cada litro do combustível injeta-se na câmara de combustão 9500 litros de ar
medidos em CNTP
O segundo movido a etanol (C2 H5OH) densidade = 0,782 g/mL. Para cada litro
de combustível injeta-se na câmara de combustão 7100 litros de ar medidos nas
CNTP.
O terceiro movido a Gás Natural Veicular (GNV) de composição: metano (CH4) =
89%; etano (C2H6) = 7%; propano (C2H6) = 2% outros gases não combustíveis
2%. Para cada 10 litros do combustível, injeta-se na câmara de combustão 180
litros de ar medidos nas mesmas condições de medida do combustível.
Pergunta-se:
a) Que tipo de combustão é prevista em cada caso?
b) Ocorre perda de potência devido a perda de calor em algum caso?
c) Qual a composição prevista para os fumos em cada caso?
No primeiro veículo (movido a gasolina) tem-se:
Base de cálculo: 1 L de gasolina ( = 1000 mL )
Sendo: d = m / V a massa pode ser calculada por:
m = d V ou m = 1000 x 0,756 = 756 g de gasolina
a quantidade de matéria será:
n = 756 / 84 = 9 mols de gasolina
Reaçãode Combustão
C6H12 + 9 O2 ® 6 CO2 + 6 H2O
 1 mol 9 mols 6 mols 6 mols
 9 mols 81 mols 54 mols 54 mols
11/05/2020 UNIP - Universidade Paulista : DisciplinaOnline - Sistemas de conteúdo online para Alunos.
https://online.unip.br/imprimir/imprimirconteudo 12/14
n O2 TEÓRICO = 81 mols
n AR TEÓRICO = 81 / 0,21 = 385,71 mols
VOLUME DE AR TEÓRICO EM CNTP = 385,71 x 22,4 = 8.640 L
VOLUME DE AR REAL ALIMENTADO EM CNTP = 9.500 L
Porcentagem de ar em excesso aplicada = (9500 – 8640) x100/ 8640 = 10%
Sendo a gasolina um combustível líquido a porcentagem de ar em excesso
adequada deve estar entre 20 e 40%. Assim o valor encontrado esta abaixo do
mínimo de 20%. Pode-se prever assim, uma combustão incompleta. Os gases
conterão CO2, H2O, N2 e CO em grande quantidade acarretando perda de calor
latente, já que parte do combustível não será queimada, implicando em perda de
potência do motor.
No segundo veículo (movido a etanol) tem-se:
Base de cálculo: 1 L de etanol ( = 1000 mL )
Sendo: d = a massa pode ser calculada por:
m = d V ou m = 1000 x 0,782 = 782 g de etanol
a quantidade de matéria será:
n = 782 / 46 = 17 mols de etanol
Reação de Combustão
C2H5OH + 3 O2 –> 2 CO2 + 3 H2O
 1 mol 3 mols 2 mols 3 mols
 17 mols 51 mols 34 mols 51 mols
n O2 TEÓRICO = 51 mols 
n AR TEÓRICO = 51/0,21 = 242,86 mols
VOLUME DE AR TEÓRICO EM CNTP = 242,86 x 22,4 = 5.440 L
VOLUME DE AR REAL ALIMENTADO EM CNTP = 7.100 L
Porcentagem de ar em excesso aplicada = (7100 – 5440)x100/5440 = 30,5%
Sendo o etanol um combustível líquido a porcentagem de ar em excesso
adequada deve estar entre 20 e 40%. Assim o valor encontrado esta dentro da
faixa. Pode-se prever assim, uma combustão completa. Os gases conterão CO2,
H2O, N2, O2 e CO em quantidade desprezível. Não haverá perda de calor ou de
potência devido ao processo de combustão.
No terceiro veículo (movido a GNV) tem-se:
Base de cálculo: 10 L de GNV.
De acordo com a composição fornecida tem-se:
11/05/2020 UNIP - Universidade Paulista : DisciplinaOnline - Sistemas de conteúdo online para Alunos.
https://online.unip.br/imprimir/imprimirconteudo 13/14
Metano = 8,9 litros; Etano = 0,7 litros e propano 0,2 litros
Reações de Combustão
Nota: Nas situações em que tanto os reagentes como os produtos de uma reação
são gasosos, podemos utilizar a proporção volumétrica dada pelos coeficientes
da(s) reação(es) química(s) balanceada(s), desde que todos os volumes
envolvidos sejam considerados nas mesmas condições de pressão e temperatura.
Para o metano
CH4 + 2 O2 –> CO2 + 2 H2O
1 vol 2 vol 1 vol 2 vol
 8,9 L 19,8 L 8,9 L 19,8 L 
Para o etano
C2H6 + 3,5 O2 –> 2 CO2 + 3 H2O
1 vol 3,5 vol 2 vol 3 vol
 0,7 L 2,45 L 1,4 L 2,1 L 
Para o propano
C3H8 + 5 O2 –> 3 CO2 + 4 H2O
1 vol 5 vol 3 vol 4 vol
0,2 L 1 L 0,6 L 0,8 L 
VOLUME DE O2 TEÓRICO = 19,8 + 2,45 + 1 = 23,25 L 
VOLUME DE AR TEÓRICO = 23,25/0,21 = 110,7 L
VOLUME DE AR REAL ALIMENTADO = 180 L
Porcentagem de ar em excesso aplicada = (180 – 110,7)x100/110,7 = 62,6%
Sendo o combustível gasoso, a porcentagem de ar em excesso adequada deve
estar entre 5 e 30%. Assim o valor encontrado está muito acima da faixa. Pode-se
prever assim, uma combustão completa. Os gases conterão CO2, H2O, N2, O2 e
CO em quantidade desprezível. Ocorrerá perda de calor sensível devido ao
excesso exagerado de ar que reduz a temperatura da câmara de combustão
acarretando mau funcionamento do motor e perda de potência .
7) Suponha que no exercício 5, o primeiro veículo percorra 8,5 km e libere 22,8 g
de CO por litro de gasolina. Em que países o veículo poderá circular sem infringir a
legislação?
É dada a tabela a seguir:
Limites de Emissões Automotivas
Países
(veículos a gasolina)
emissão em gramas por quilômetro rodado
 CO CxHy NOx
USA 2,0 0,25 0,60
Brasil 2,0 0,3 0,60
(veículos a álcool e gasolina)
11/05/2020 UNIP - Universidade Paulista : DisciplinaOnline - Sistemas de conteúdo online para Alunos.
https://online.unip.br/imprimir/imprimirconteudo 14/14
Japão 2,7 0,39 0,48
Austrália 18,6 1,75 1,7
 Cálculo da massa de CO liberada por km
Massa = 22,8 / 8,5 = 2,68 g/km
Desta forma o veículo só poderá circular no Japão e na Austrália.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
Kotz.J.C. e Treichel, P.J. Química e Reações Químicas - 4° Edição – LTC 2002
D.R. Askeland, P.P. Phulé, The Science andEngeneering of Materials, 4th Edition,
Thomson, NewYork, 2003.
Hinrichs, R.A.&Kleinback, M.Energia e Meio Ambiente Pioneira Thomson Learning
Ltda. 2004
W.D. Callister Jr., Materials Science and Engeneering: anintegrated approach, 2th
Edition, John Willey, New York,2005.
J.F. Shackelford - Materials Science for Engineers, 6thEdition, Prentice Hall, New
York, 2005
Callister, William D - Fundamentos da Ciência e Engenharia de Materiais - 2ª
Edição - 2006 - isbn: 8521615159
Costa M, Coelho P – Combustão – Orion – 2007 - ISBN: 9789728620103
Kupta, T., Cieslik, M. and Weber, R.. (2006). Investigation on Ash Deposit
Formation Rate During Co-Combustion of Coal with Sewage Sludge, Proceedings
of the 7th European Conference on Industrial Furnaces and Boilers, Porto,
Portugal, 18-21April.
R. Rinaldi, C. Garcia, L. L. Marciniuk, A. V. Rossi, U. Schuchardt, - Síntese de
Biodiesel. Uma proposta Contextualizada de Experimento para Laboratório de
Química Geral - Química Nova, 30 (2007) 1374.
BRASIL. Ministério de Minas e Energia. Balanço energético nacional 2007: ano
base 2006. Rio de Janeiro: Empresa de Pesquisa Energética, 2007. Disponívelem:
<http://www.mme.gov.br/site/menu/select_main_menu_item.do?
channelId=1432>. Acesso em: 10 de abril de 2008
Tassinari C.A. e outros Química Tecnológica Editora Pioneira Learning Thomsom
2003