SFPE Handbook of Fire Protection Engineering - Cap 5 en pt

Prévia do material em texto

Termoquímica 
5
DD Drysdale
Introdução
Termoquímica é o ramo da físico-química que se preocupa 
com as quantidades de energia liberadas ou absorvidas 
quando ocorre uma mudança química (reação) [ 1 1 - 3 ] Na quando ocorre uma mudança química (reação) [ 1 1 - 3 ] Na quando ocorre uma mudança química (reação) [ 1 1 - 3 ] Na quando ocorre uma mudança química (reação) [ 1 1 - 3 ] Na quando ocorre uma mudança química (reação) [ 1 1 - 3 ] Na 
medida em que o fogo é fundamentalmente uma 
manifestação de um tipo específico de reação química, a 
combustão, a termoquímica fornece métodos pelos quais a 
energia liberada durante os processos de incêndio pode ser 
calculada a partir de dados disponíveis na literatura científica 
e técnica.
Para contextualizar, a termoquímica é uma importante 
derivada da primeira lei da termodinâmica, que é uma afirmação 
do princípio de conservação de energia. No entanto, embora 
preocupada com a mudança química, a termodinâmica não 
indica nada sobre a taxa em que essa mudança ocorre ou sobre 
o mecanismo de conversão; isso se enquadra no tópico da 
cinética química [ 4 ] Consequentemente, as informações cinética química [ 4 ] Consequentemente, as informações cinética química [ 4 ] Consequentemente, as informações 
fornecidas são normalmente usadas em associação com outros 
dados, por exemplo, para permitir que a taxa de liberação de 
calor seja calculada a partir da taxa de queima.
A Primeira Lei da Termodinâmica
É conveniente limitar a presente discussão a alterações 
químicas e físicas envolvendo gases;
isso não é irracional, pois a combustão inflamável ocorre na 
fase gasosa. Pode-se também supor que a lei do gás ideal se 
aplica, ou seja,
PV ¼ n RT PV ¼ n RT PV ¼ n RT ð 5: 1 ºð 5: 1 ºð 5: 1 º
Onde P e V são a pressão e o volume deOnde P e V são a pressão e o volume deOnde P e V são a pressão e o volume deOnde P e V são a pressão e o volume deOnde P e V são a pressão e o volume de
n moles de gás a uma temperatura, T ( em graus Kelvin); Os valores n moles de gás a uma temperatura, T ( em graus Kelvin); Os valores n moles de gás a uma temperatura, T ( em graus Kelvin); Os valores n moles de gás a uma temperatura, T ( em graus Kelvin); Os valores 
da constante universal de gás (R) em vários conjuntos de unidades 
estão resumidos na Tabela 5.1 . Em temperaturas ambientes, estão resumidos na Tabela 5.1 . Em temperaturas ambientes, estão resumidos na Tabela 5.1 . Em temperaturas ambientes, 
desvios do “comportamento ideal” podem ser detectados com a 
maioria dos gases e vapores, enquanto em temperaturas elevadas 
esses desvios se tornam menos significativos. Nesse contexto, 
deve-se notar que, embora os termos
gás e vapor às vezes são usados ​​de forma intercambiável, é melhor gás e vapor às vezes são usados ​​de forma intercambiável, é melhor gás e vapor às vezes são usados ​​de forma intercambiável, é melhor gás e vapor às vezes são usados ​​de forma intercambiável, é melhor 
fazer uma distinção. Ambos estão no estado gasoso, mas como 
regra geral um vapor a temperaturas normais pode ser feito para 
liquefazer se a pressão do vapor for aumentada o suficiente. Assim, 
o propano pode ser armazenado como líquido sob uma pressão 
relativamente baixa (aproximadamente 8,4 bar a 293 Kelvin), 
enquanto os gases permanentes (particularmente hidrogênio, hélio, 
oxigênio e nitrogênio) só podem ser armazenados como gases à 
temperatura ambiente, tipicamente sob pressão cilindros a 2000 psi 
(c. 138 bar). Novamente, como regra geral, os vapores tendem a se 
desviar mais fortemente do comportamento ideal dos gases do que 
os gases permanentes.
Energia interna
Como uma declaração do princípio de conservação de energia, 
a primeira lei da termodinâmica trata
DD Drysdale (*)
BRE Centro de Engenharia de Segurança contra Incêndios, Universidade de 
Edimburgo, Escócia, Reino Unido
DOI 10.1007 / 978-1-4939-2565-0_5, # Sociedade de Engenheiros de Proteção contra Incêndios 2016DOI 10.1007 / 978-1-4939-2565-0_5, # Sociedade de Engenheiros de Proteção contra Incêndios 2016
138MJ Hurley (org.), Manual SFPE de Engenharia de Proteção contra Incêndio,MJ Hurley (org.), Manual SFPE de Engenharia de Proteção contra Incêndio,
com a relação entre trabalho e calor. Concentrando nossa 
atenção em um "sistema fechado" - para o qual não há troca de 
matéria com o ambiente - é sabido que haverá uma mudança 
se o calor for adicionado ou retirado, ou se o trabalho for 
realizado no ou pelo "sistema ”(Por exemplo, por compressão). 
Essa mudança geralmente é acompanhada por um aumento ou 
diminuição da temperatura e pode ser quantificada se 
definirmos uma função de estado conhecida como energia 
interna do sistema, E.interna do sistema, E.
Qualquer alteração na energia interna do sistema ( Δ E) é então Qualquer alteração na energia interna do sistema ( Δ E) é então Qualquer alteração na energia interna do sistema ( Δ E) é então Qualquer alteração na energia interna do sistema ( Δ E) é então 
dado por
Δ E ¼ qw Δ E ¼ qw Δ E ¼ qw Δ E ¼ qw ð 5: 2 ºð 5: 2 ºð 5: 2 º
Onde q é o calor transferido para o sistema eOnde q é o calor transferido para o sistema eOnde q é o calor transferido para o sistema e
W é o trabalho realizado pelo sistema. Isso pode ser expresso W é o trabalho realizado pelo sistema. Isso pode ser expresso 
de forma diferencial
dE ¼ dq dw dE ¼ dq dw dE ¼ dq dw ð 5: 3 ºð 5: 3 ºð 5: 3 º
Sendo uma função do estado, E varia com a temperatura e a Sendo uma função do estado, E varia com a temperatura e a Sendo uma função do estado, E varia com a temperatura e a 
pressão, ou seja, E ¼ E (T, P).pressão, ou seja, E ¼ E (T, P).pressão, ou seja, E ¼ E (T, P).pressão, ou seja, E ¼ E (T, P).
De acordo com a definição padrão, trabalho, W,De acordo com a definição padrão, trabalho, W,
é feito quando uma força, F, move seu ponto de aplicação à é feito quando uma força, F, move seu ponto de aplicação à é feito quando uma força, F, move seu ponto de aplicação à 
distância, x, assim, no limitedistância, x, assim, no limitedistância, x, assim, no limite
dw ¼ F dx dw ¼ F dx dw ¼ F dx ð 5: 4 ºð 5: 4 ºð 5: 4 º
O trabalho realizado durante a expansão de um gás pode ser 
obtido considerando-se um conjunto cilindro / pistão (Fig. 5.1 ); obtido considerando-se um conjunto cilindro / pistão (Fig. 5.1 ); obtido considerando-se um conjunto cilindro / pistão (Fig. 5.1 ); 
portanto
dw ¼ PA dx ¼ P dV dw ¼ PA dx ¼ P dV dw ¼ PA dx ¼ P dV dw ¼ PA dx ¼ P dV dw ¼ PA dx ¼ P dV ð 5: 5 ºð 5: 5 ºð 5: 5 º
Onde
P ¼ Pressão do gásP ¼ Pressão do gásP ¼ Pressão do gás
UMA ¼ Área do pistãoUMA ¼ Área do pistãoUMA ¼ Área do pistão
dx ¼ Distância através da qual o pistão estádx ¼ Distância através da qual o pistão estádx ¼ Distância através da qual o pistão está
mudou-se; o incremento no volume é, portanto,
dV ¼ UMA · dxdV ¼ UMA · dxdV ¼ UMA · dxdV ¼ UMA · dxdV ¼ UMA · dx
O trabalho total realizado é obtido através da integração da 
Equação 5.5 do estado inicial ao final; isso é,Equação 5.5 do estado inicial ao final; isso é,Equação 5.5 do estado inicial ao final; isso é,
W ¼ ð finalW ¼ ð finalW ¼ ð finalW ¼ ð final
inicial
P dV ð 5: 6 ºð 5: 6 ºð 5: 6 º
Combinando Equações 5.3 e 5.5 , a diferençaCombinando Equações 5.3 e 5.5 , a diferençaCombinando Equações 5.3 e 5.5 , a diferençaCombinando Equações 5.3 e 5.5 , a diferençaCombinando Equações 5.3 e 5.5 , a diferença
mudança inicial na energia interna pode ser escrita
dE ¼ dq P dV dE ¼ dq P dV dE ¼ dq P dV ð 5: 7 ºð 5: 7 ºð 5: 7 º
Isso mostra que, se o volume permanecer constante, como P · dV Isso mostra que, se o volume permanecer constante, como P · dV Isso mostra que, se o volume permanecer constante, como P · dV Isso mostra que, se o volume permanecer constante, como P · dV 
¼ 0 então dE ¼ dq; se isso estiver integrado, obtemos¼ 0 então dE ¼ dq; se isso estiver integrado, obtemos¼ 0 então dE ¼ dq; se isso estiver integrado, obtemos¼ 0 então dE ¼ dq; se isso estiver integrado, obtemos¼ 0 então dE ¼ dq;se isso estiver integrado, obtemos¼ 0 então dE ¼ dq; se isso estiver integrado, obtemos
Δ E ¼ q v Δ E ¼ q v Δ E ¼ q v Δ E ¼ q v Δ E ¼ q v ð 5: 8 ºð 5: 8 ºð 5: 8 º
Onde q v é o calor transferido para o sistema de volume Onde q v é o calor transferido para o sistema de volume Onde q v é o calor transferido para o sistema de volume Onde q v é o calor transferido para o sistema de volume 
constante; isto é, a mudança na energia interna é igual ao 
calor absorvido (ou perdido) em volume constante.
Entalpia
Com exceção das explosões em embarcações fechadas, os incêndios 
ocorrem sob condições de pressão constante. Consequentemente, o 
trabalho realizado como resultado da expansão dos gases de incêndio 
deve ser levado em consideração. Em pressão constante, Equação 5.5 pode deve ser levado em consideração. Em pressão constante, Equação 5.5 pode deve ser levado em consideração. Em pressão constante, Equação 5.5 pode 
ser integrado para dar
W ¼ PV 2 V 1 1W ¼ PV 2 V 1 1W ¼ PV 2 V 1 1W ¼ PV 2 V 1 1W ¼ PV 2 V 1 1W ¼ PV 2 V 1 1ð º ð 5: 9 ºð 5: 9 ºð 5: 9 º
Onde V 1 1 e V 2 são os volumes inicial e final, respectivamente. Onde V 1 1 e V 2 são os volumes inicial e final, respectivamente. Onde V 1 1 e V 2 são os volumes inicial e final, respectivamente. Onde V 1 1 e V 2 são os volumes inicial e final, respectivamente. Onde V 1 1 e V 2 são os volumes inicial e final, respectivamente. Onde V 1 1 e V 2 são os volumes inicial e final, respectivamente. Onde V 1 1 e V 2 são os volumes inicial e final, respectivamente. 
Equação 5.2. então se tornaEquação 5.2. então se tornaEquação 5.2. então se torna
Δ E ¼ E 2 E 1 1 ¼ q p º PV 1 1 PV 2 Δ E ¼ E 2 E 1 1 ¼ q p º PV 1 1 PV 2 Δ E ¼ E 2 E 1 1 ¼ q p º PV 1 1 PV 2 Δ E ¼ E 2 E 1 1 ¼ q p º PV 1 1 PV 2 Δ E ¼ E 2 E 1 1 ¼ q p º PV 1 1 PV 2 Δ E ¼ E 2 E 1 1 ¼ q p º PV 1 1 PV 2 Δ E ¼ E 2 E 1 1 ¼ q p º PV 1 1 PV 2 Δ E ¼ E 2 E 1 1 ¼ q p º PV 1 1 PV 2 Δ E ¼ E 2 E 1 1 ¼ q p º PV 1 1 PV 2 Δ E ¼ E 2 E 1 1 ¼ q p º PV 1 1 PV 2 Δ E ¼ E 2 E 1 1 ¼ q p º PV 1 1 PV 2 Δ E ¼ E 2 E 1 1 ¼ q p º PV 1 1 PV 2 Δ E ¼ E 2 E 1 1 ¼ q p º PV 1 1 PV 2 Δ E ¼ E 2 E 1 1 ¼ q p º PV 1 1 PV 2 Δ E ¼ E 2 E 1 1 ¼ q p º PV 1 1 PV 2 ð 5:10 ºð 5:10 ºð 5:10 º
ou reorganizando,
q p ¼ E 2 º PV 2q p ¼ E 2 º PV 2q p ¼ E 2 º PV 2q p ¼ E 2 º PV 2q p ¼ E 2 º PV 2q p ¼ E 2 º PV 2q p ¼ E 2 º PV 2q p ¼ E 2 º PV 2ð º ? E 1 1 º PV 1 1E 1 1 º PV 1 1E 1 1 º PV 1 1E 1 1 º PV 1 1E 1 1 º PV 1 1ð º
¼ H 2 H 1 1 ¼ H 2 H 1 1 ¼ H 2 H 1 1 ¼ H 2 H 1 1 ¼ H 2 H 1 1 ð 5:11 ºð 5:11 ºð 5:11 º
Onde q p é o calor transferido a pressão constante e H é Onde q p é o calor transferido a pressão constante e H é Onde q p é o calor transferido a pressão constante e H é Onde q p é o calor transferido a pressão constante e H é Onde q p é o calor transferido a pressão constante e H é Onde q p é o calor transferido a pressão constante e H é 
conhecido como entalpia ( HE + PV). A mudança na entalpia conhecido como entalpia ( HE + PV). A mudança na entalpia conhecido como entalpia ( HE + PV). A mudança na entalpia 
é, portanto, o calor
Quadro 5.1 Valores da constante ideal de gás, RQuadro 5.1 Valores da constante ideal de gás, R
Unidades de 
pressão
Unidades de 
volume Unidades de R Valor de R
Pa (N / m 2) m 3 Pa (N / m 2) m 3 Pa (N / m 2) m 3 Pa (N / m 2) m 3 J / K mol 8.31431
atm cm 3 cm 3 cm 3 atm / K cm 3 atm / K cm 3 atm / K 
mol
82.0575
atm eu eu atm / K eu atm / K 
mol
0,0820575
atm m 3 m 3 m 3 atm / K m 3 atm / K m 3 atm / K 
mol
8,20575 10 –58,20575 10 –5
5 Termoquímica 139
absorvido (ou perdido) a pressão constante (desde que apenas PV trabalho) absorvido (ou perdido) a pressão constante (desde que apenas PV trabalho) absorvido (ou perdido) a pressão constante (desde que apenas PV trabalho) 
e, conseqüentemente, é a mudança na entalpia que deve ser 
considerada em problemas relacionados ao fogo.
Calor específico
O calor específico, ou capacidade de calor, de um corpo ou 
“sistema” é definido como a quantidade de calor necessária para 
elevar a temperatura da massa unitária em 1 C; as unidades são J / elevar a temperatura da massa unitária em 1 C; as unidades são J / 
kg K, embora para a maioria dos problemas termoquímicos as 
unidades J / mol K sejam mais convenientes. A definição formal da 
“toupeira” é a quantidade de uma substância (sólida, líquida ou 
gasosa) que contém tantas unidades elementares (átomos ou 
moléculas) quanto existem átomos de carbono em exatamente 
0,012 kg de carbono-12 (C 12)0,012 kg de carbono-12 (C 12)
Esse número - conhecido como número de Avogadro - é na 
verdade 6.023 10 23; em sua forma original, a hipótese de Avogadro verdade 6.023 10 23; em sua forma original, a hipótese de Avogadro verdade 6.023 10 23; em sua forma original, a hipótese de Avogadro 
foi aplicada aos gases e afirmou que números iguais de moléculas 
de gases diferentes na mesma temperatura e pressão ocupam o 
mesmo volume. Assim, a quantidade de uma substância que 
corresponde a uma toupeira é simplesmente o peso 
grama-molecular, mas expresso em quilogramas para estar em 
conformidade com as unidades SI. Por exemplo, as seguintes 
quantidades de gases N 2 O 2 CO 2quantidades de gases N 2 O 2 CO 2quantidades de gases N 2 O 2 CO 2quantidades de gases N 2 O 2 CO 2quantidades de gases N 2 O 2 CO 2quantidades de gases N 2 O 2 CO 2
e CO representam 1 mole do gás respectivo e, de acordo 
com a hipótese de Avogadro, ocuparão 0,022414 m 3 a 273 K com a hipótese de Avogadro, ocuparão 0,022414 m 3 a 273 K com a hipótese de Avogadro, ocuparão 0,022414 m 3 a 273 K 
e 760 mmHg (101,1 kPa):
0,028 kg de nitrogênio (N 2)0,028 kg de nitrogênio (N 2)
0,032 kg de oxigênio (O 2)0,032 kg de oxigênio (O 2)
0,044 kg de dióxido de carbono (CO 2)0,044 kg de dióxido de carbono (CO 2)
0,028 kg de monóxido de carbono (CO)
0,016 kg de metano (CH 4)0,016 kg de metano (CH 4)
0,044 kg de propano (C 3 H 8)0,044 kg de propano (C 3 H 8)0,044 kg de propano (C 3 H 8)0,044 kg de propano (C 3 H 8)
O conceito de calor específico é normalmente associado a 
sólidos e líquidos, mas é igualmente aplicável a gases. Tais 
aquecimentos específicos são necessários para o cálculo da 
temperatura da chama, conforme descrito abaixo. Os valores 
para vários gases importantes sob pressão constante e uma 
faixa de temperaturas são apresentados na Tabela 5.2. . É faixa de temperaturas são apresentados na Tabela 5.2. . É faixa de temperaturas são apresentados na Tabela 5.2. . É 
importante notar que existem duas capacidades de calor 
distintas; a pressão constante, C p e em volume constante, C v. Assim, distintas; a pressão constante, C p e em volume constante, C v. Assim, distintas; a pressão constante, C p e em volume constante, C v. Assim, distintas; a pressão constante, C p e em volume constante, C v. Assim, distintas; a pressão constante, C p e em volume constante, C v. Assim, distintas; a pressão constante, C p e em volume constante, C v. Assim, distintas; a pressão constante, C p e em volume constante, C v. Assim, 
a pressão constante
dq p ¼ dH ¼ C p dT dq p ¼ dH ¼ C p dT dq p ¼ dH ¼ C p dT dq p ¼ dH ¼ C p dT dq p ¼ dH ¼ C p dT dq p ¼ dH ¼ C p dT dq p ¼ dH ¼ C p dT dq p ¼ dH ¼ C p dT ð 5:12 ºð 5:12 ºð 5:12 º
enquanto em volume constante
dq v ¼ dE ¼ C v dT dq v ¼ dE ¼ C v dT dq v ¼ dE ¼ C v dT dq v ¼ dE ¼ C v dT dq v ¼ dE ¼ C v dT dq v ¼ dE ¼ C v dT dq v ¼ dE ¼ C v dT dq v ¼ dE ¼ C v dT ð 5:13 ºð 5:13 ºð 5:13 º
Para um gás ideal, C p ¼ C v º R:Para um gás ideal, C p ¼ C v º R:Para um gás ideal, C p ¼ C v º R:Para um gás ideal, C p ¼ C v º R:Para um gás ideal, C p ¼ C v º R:Para um gás ideal, C p ¼ C v º R:Para um gás ideal, C p ¼ C v º R:Para um gás ideal, C p ¼ C v º R:
Calor de combustão
Reações químicas e estequiometria
Quando ocorrem reações químicas, elas normalmente são 
acompanhadas pela liberação ou absorção de calor. A 
termoquímica lida com a
Pressão de gás PPressão de gás P
Área UMAÁrea UMA
Força FForça F
dx
Fig. 5.1 Conjunto cilindro / Fig. 5.1 Conjunto cilindro / 
pistão
140 DD Drysdale
quantificaçãodas mudanças de energia associadas. Isso 
requer uma definição dos estados inicial e final, normalmente 
expressos em termos de uma equação química apropriada, por 
exemplo,
C 3 H 8 º 5O 2! 3CO 2 º 4H 2 O C 3 H 8 º 5O 2! 3CO 2 º 4H 2 O C 3 H 8 º 5O 2! 3CO 2 º 4H 2 O C 3 H 8 º 5O 2! 3CO 2 º 4H 2 O C 3 H 8 º 5O 2! 3CO 2 º 4H 2 O C 3 H 8 º 5O 2! 3CO 2 º 4H 2 O C 3 H 8 º 5O 2! 3CO 2 º 4H 2 O C 3 H 8 º 5O 2! 3CO 2 º 4H 2 O C 3 H 8 º 5O 2! 3CO 2 º 4H 2 O C 3 H 8 º 5O 2! 3CO 2 º 4H 2 O C 3 H 8 º 5O 2! 3CO 2 º 4H 2 O C 3 H 8 º 5O 2! 3CO 2 º 4H 2 O C 3 H 8 º 5O 2! 3CO 2 º 4H 2 O ð 5: R1 ºð 5: R1 ºð 5: R1 º
em que os reagentes (propano e oxigênio) e produtos (dióxido 
de carbono e água) são especificados. Essa equação química 
balanceada define a estequiometria da reação, ou seja, as balanceada define a estequiometria da reação, ou seja, as balanceada define a estequiometria da reação, ou seja, as 
proporções exatas dos dois reagentes (propano e oxigênio) 
para conversão completa em produtos (nenhum reagente 
restante). Observe que os estados físicos dos reagentes e 
produtos também devem ser especificados. Na maioria dos 
casos, as condições iniciais correspondem à temperatura 
ambiente (ou seja, 25 ° C e pressão atmosférica), para que 
não haja dúvida sobre o estado dos reagentes. Nesse caso, 
ambos são gasosos, mas é mais comum que o combustível 
esteja em um estado condensado, seja líquido ou sólido. Como 
exemplo, a oxidação de n-exemplo, a oxidação de n-
hexano pode ser escrito
C 6 H 14 º 9: 5O 2! 6CO 2 º 7H 2 O C 6 H 14 º 9: 5O 2! 6CO 2 º 7H 2 O C 6 H 14 º 9: 5O 2! 6CO 2 º 7H 2 O C 6 H 14 º 9: 5O 2! 6CO 2 º 7H 2 O C 6 H 14 º 9: 5O 2! 6CO 2 º 7H 2 O C 6 H 14 º 9: 5O 2! 6CO 2 º 7H 2 O C 6 H 14 º 9: 5O 2! 6CO 2 º 7H 2 O C 6 H 14 º 9: 5O 2! 6CO 2 º 7H 2 O C 6 H 14 º 9: 5O 2! 6CO 2 º 7H 2 O C 6 H 14 º 9: 5O 2! 6CO 2 º 7H 2 O C 6 H 14 º 9: 5O 2! 6CO 2 º 7H 2 O C 6 H 14 º 9: 5O 2! 6CO 2 º 7H 2 O C 6 H 14 º 9: 5O 2! 6CO 2 º 7H 2 O ð 5: R2 ºð 5: R2 ºð 5: R2 º
mas o combustível pode estar no estado líquido ou no vapor. 
As conseqüências disso serão discutidas abaixo.
Reação 5.R1 pode ser usado para calcular a massa de Reação 5.R1 pode ser usado para calcular a massa de Reação 5.R1 pode ser usado para calcular a massa de 
oxigênio ou ar necessária para a oxidação completa de uma 
dada massa de propano. Assim, deduzimos que 1 mole de 
propano (44 g) reage completamente com 5 moles
do oxigênio
(5 32. ¼ 160 g); isto é, 1 g de propano requer(5 32. ¼ 160 g); isto é, 1 g de propano requer(5 32. ¼ 160 g); isto é, 1 g de propano requer(5 32. ¼ 160 g); isto é, 1 g de propano requer
3,64 g de oxigênio. Se o propano estiver queimando no ar, é 
necessário tomar a presença de nitrogênio
em consideração, embora não participe de forma significativa 
na alteração química. Como a proporção de oxigênio e 
nitrogênio no ar é de aproximadamente 21:79 (ou 1: 3.76), a 
reação 5.R1 pode ser reescritoreação 5.R1 pode ser reescritoreação 5.R1 pode ser reescrito
C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2! 3CO 2 º 4H 2 O º 18: 8N 2C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2! 3CO 2 º 4H 2 O º 18: 8N 2C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2! 3CO 2 º 4H 2 O º 18: 8N 2C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2! 3CO 2 º 4H 2 O º 18: 8N 2C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2! 3CO 2 º 4H 2 O º 18: 8N 2C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2! 3CO 2 º 4H 2 O º 18: 8N 2C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2! 3CO 2 º 4H 2 O º 18: 8N 2C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2! 3CO 2 º 4H 2 O º 18: 8N 2C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2! 3CO 2 º 4H 2 O º 18: 8N 2C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2! 3CO 2 º 4H 2 O º 18: 8N 2C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2! 3CO 2 º 4H 2 O º 18: 8N 2C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2! 3CO 2 º 4H 2 O º 18: 8N 2C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2! 3CO 2 º 4H 2 O º 18: 8N 2C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2! 3CO 2 º 4H 2 O º 18: 8N 2C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2! 3CO 2 º 4H 2 O º 18: 8N 2C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2! 3CO 2 º 4H 2 O º 18: 8N 2C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2! 3CO 2 º 4H 2 O º 18: 8N 2C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2! 3CO 2 º 4H 2 O º 18: 8N 2C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2! 3CO 2 º 4H 2 O º 18: 8N 2
ð 5: R3 ºð 5: R3 ºð 5: R3 º
(onde 18,8 ¼ 5 3,76), mostrando que 44 g de propano requerem (onde 18,8 ¼ 5 3,76), mostrando que 44 g de propano requerem (onde 18,8 ¼ 5 3,76), mostrando que 44 g de propano requerem (onde 18,8 ¼ 5 3,76), mostrando que 44 g de propano requerem 
(160 + 18,8 28), ou 686,4 g de "ar" para combustão completa, ou (160 + 18,8 28), ou 686,4 g de "ar" para combustão completa, ou 
seja, 15,6 g de ar / g de propano. Cálculos desse tipo são 
valiosos na avaliação dos requisitos de ar dos incêndios.
Assim, supondo que a madeira tenha a fórmula empírica [ 5Assim, supondo que a madeira tenha a fórmula empírica [ 5
] CH 1.5 O 0,75, pode ser demonstrado que seu requisito de ar ] CH 1.5 O 0,75, pode ser demonstrado que seu requisito de ar ] CH 1.5 O 0,75, pode ser demonstrado que seu requisito de ar ] CH 1.5 O 0,75, pode ser demonstrado que seu requisito de ar ] CH 1.5 O 0,75, pode ser demonstrado que seu requisito de ar 
estequiométrico é
5,38 g de ar para cada grama de combustível, assumindo a 
combustão completa de madeira em CO 2 e H 2 O. A equação combustão completa de madeira em CO 2 e H 2 O. A equação combustão completa de madeira em CO 2 e H 2 O. A equação combustão completa de madeira em CO 2 e H 2 O. A equação combustão completa de madeira em CO 2 e H 2 O. A equação 
estequiométrica relevante é
CH 1: 5 O 0:75 º O 2 º 3: 76N 2CH 1: 5 O 0:75 º O 2 º 3: 76N 2CH 1: 5 O 0:75 º O 2 º 3: 76N 2CH 1: 5 O 0:75 º O 2 º 3: 76N 2CH 1: 5 O 0:75 º O 2 º 3: 76N 2CH 1: 5 O 0:75 º O 2 º 3: 76N 2CH 1: 5 O 0:75 º O 2 º 3: 76N 2CH 1: 5 O 0:75 º O 2 º 3: 76N 2CH 1: 5 O 0:75 º O 2 º 3: 76N 2CH 1: 5 O 0:75 º O 2 º 3: 76N 2
¼ CO 2 º 0: 75H 2 O º 3: 76N 2 ¼ CO 2 º 0: 75H 2 O º 3: 76N 2 ¼ CO 2 º 0: 75H 2 O º 3: 76N 2 ¼ CO 2 º 0: 75H 2 O º 3: 76N 2 ¼ CO 2 º 0: 75H 2 O º 3: 76N 2 ¼ CO 2 º 0: 75H 2 O º 3: 76N 2 ¼ CO 2 º 0: 75H 2 O º 3: 76N 2 ¼ CO 2 º 0: 75H 2 O º 3: 76N 2 ¼ CO 2 º 0: 75H 2 O º 3: 76N 2 ¼ CO 2 º 0: 75H 2 O º 3: 76N 2 ð 5: R4 ºð 5: R4 ºð 5: R4 º
Nesse cálculo, não se faz distinção do fato de que a 
combustão inflamável da madeira envolve a oxidação dos 
gases e vapores voláteis produzidos pela pirólise da madeira, 
enquanto o carvão residual queima muito mais lentamente 
pela oxidação da superfície.
Medição de Calor de Combustão
O calor da combustão de um combustível é definido como a quantidade de 
calor liberado quando a quantidade unitária é oxidada completamente para 
produzir produtos finais estáveis.
Quadro 5.2 Capacidades de calor de gases selecionados a pressão constante (101,1 kN / m 2) [ 5 ]Quadro 5.2 Capacidades de calor de gases selecionados a pressão constante (101,1 kN / m 2) [ 5 ]Quadro 5.2 Capacidades de calor de gases selecionados a pressão constante (101,1 kN / m 2) [ 5 ]Quadro 5.2 Capacidades de calor de gases selecionados a pressão constante (101,1 kN / m 2) [ 5 ]Quadro 5.2 Capacidades de calor de gases selecionados a pressão constante (101,1 kN / m 2) [ 5 ]
Cp ( J / mol K) Cp ( J / mol K) 
Temperatura (K) 298 500 1000 1500 2000
Espécie 
CO 29.14 29,79 33.18 35,22 36,25
CO 2 CO 2 37.129 44.626 54,308 58.379 60,350
H 2 O (g) H 2 O (g) H 2 O (g) 33.577 35,208 41.217 46.999 51.103
N 2 N 2 29.125 29.577 32.698 34.852 35.987
O 2 O 2 29.372 31.091 34.878 36.560 37.777
Ele 20.786 20.786 20.786 20.786 20.786
CH 4 CH 4 35.639 46.342 71.797 86.559 94.399
5 Termoquímica 141
No presente contexto, os processos de combustão relevantes 
ocorrem a pressão constante, de modo que estamos 
preocupados com uma mudança de entalpia, Δ H c. Por preocupados com uma mudança de entalpia, Δ H c. Por preocupados com uma mudança de entalpia, Δ H c. Por preocupados com uma mudança de entalpia, Δ H c. Por preocupados com uma mudança de entalpia, Δ H c. Por 
convenção, para reações exotérmicas como oxidação, valores 
de Δ H c são negativos; isto é, a reação produz energia que de Δ H c são negativos; isto é, a reação produz energia que de Δ H c são negativos; isto é, a reação produz energia que de Δ H c são negativos; isto é, a reação produzenergia que de Δ H c são negativos; isto é, a reação produz energia que 
pode ser perdida do sistema. (Por outro lado, uma reação 
endotérmica, como a conversão de água em hidrogênio e 
oxigênio, ocorrerá apenas se a energia for fornecida de forma 
adequada.)
Os aquecimentos da combustão são medidos no calorímetro 
da bomba de combustão, no qual uma quantidade precisa de 
combustível é queimada em oxigênio puro dentro de um vaso de 
pressão cuja temperatura é rigorosamente monitorada. O 
aparelho foi projetado para reduzir ao mínimo as perdas de calor 
do calorímetro, para que a quantidade de calor liberado possa 
ser calculada a partir do aumento da temperatura e da 
capacidade térmica total do sistema; correções podem ser feitas 
para qualquer perda de calor. No passado, a calorimetria de 
bomba de combustão recebia muita atenção na físico-química [ 1 bomba de combustão recebia muita atenção na físico-química [ 1 
1 , 6 ], pois a técnica foi capaz de fornecer uma riqueza de dados 1 , 6 ], pois a técnica foi capaz de fornecer uma riqueza de dados 1 , 6 ], pois a técnica foi capaz de fornecer uma riqueza de dados 1 , 6 ], pois a técnica foi capaz de fornecer uma riqueza de dados 
relevantes para a termoquímica. No entanto, o experimento 
fornece o calor liberado em volume constante; isto é, a mudança 
na energia interna,
Δ E ( Equação 5,8 ) A mudança na entalpia é dada porΔ E ( Equação 5,8 ) A mudança na entalpia é dada porΔ E ( Equação 5,8 ) A mudança na entalpia é dada porΔ E ( Equação 5,8 ) A mudança na entalpia é dada porΔ E ( Equação 5,8 ) A mudança na entalpia é dada por
Δ H ¼ Δ E º Δ PVΔ H ¼ Δ E º Δ PVΔ H ¼ Δ E º Δ PVΔ H ¼ Δ E º Δ PVΔ H ¼ Δ E º Δ PVΔ H ¼ Δ E º Δ PVΔ H ¼ Δ E º Δ PVΔ H ¼ Δ E º Δ PV ð º ð 5:14 ºð 5:14 ºð 5:14 º
Onde Δ ( PV) é calculado usando a lei dos gases ideaisOnde Δ ( PV) é calculado usando a lei dos gases ideaisOnde Δ ( PV) é calculado usando a lei dos gases ideaisOnde Δ ( PV) é calculado usando a lei dos gases ideais
Δ PVΔ PVð Þ ¼ Δ nRTÞ ¼ Δ nRTÞ ¼ Δ nRTð º ð 5:15 ºð 5:15 ºð 5:15 º
O método fornece o calor bruto da combustão - ou seja, 
no qual os reagentes e produtos estão em seus estados 
padrão. O calor líquido de combustão, por outro lado, 
refere-se à situação em que os produtos estão no estado em 
que são formados. Para Reação 5.R1 , por exemplo, a água é que são formados. Para Reação 5.R1 , por exemplo, a água é que são formados. Para Reação 5.R1 , por exemplo, a água é 
formada na fase gasosa, de modo que a quantidade de 
energia liberada é menor que o calor bruto de combustão em 
uma quantidade equivalente ao calor latente de evaporação 
da água (2,26 kJ /
g) O calor líquido de combustão é o valor que deve ser usado 
nos cálculos de incêndio. Isso é ilustrado na próxima seção: 
consulte Reações
5.R5a e 5.R5b . Também deve ser lembrado5.R5a e 5.R5b . Também deve ser lembrado5.R5a e 5.R5b . Também deve ser lembrado5.R5a e 5.R5b . Também deve ser lembrado
que existe um calor de gasificação associado a qualquer combustível 
condensado (líquido ou sólido); uma correção deve ser feita para isso se 
for necessário o calor da combustão do vapor de combustível.
Mesa 5.3 contém os aquecimentos da combustão ( Δ H c) de vários Mesa 5.3 contém os aquecimentos da combustão ( Δ H c) de vários Mesa 5.3 contém os aquecimentos da combustão ( Δ H c) de vários Mesa 5.3 contém os aquecimentos da combustão ( Δ H c) de vários Mesa 5.3 contém os aquecimentos da combustão ( Δ H c) de vários Mesa 5.3 contém os aquecimentos da combustão ( Δ H c) de vários Mesa 5.3 contém os aquecimentos da combustão ( Δ H c) de vários 
gases combustíveis, líquidos e sólidos, expressos de várias 
maneiras, a saber, kJ / mole (combustível), kJ / g (combustível), kJ / 
g (combustível), kJ / g (oxigênio) e kJ / g (ar). A primeira delas é a 
forma normalmente encontrada em textos de química e livros de 
referência, enquanto a segunda é mais comumente encontrada em 
fontes relacionadas à engenharia química e tecnologia de 
combustível e é mais útil para o engenheiro de proteção contra 
incêndio. No entanto, o terceiro e, particularmente, o quarto, têm 
usos muito específicos em relação a problemas de incêndio. É 
imediatamente aparente na Tabela 5.3 aquele Δ H c ( O 2) e Δ H c ( ar) são imediatamente aparente na Tabela 5.3 aquele Δ H c ( O 2) e Δ H c ( ar) são imediatamente aparente na Tabela 5.3 aquele Δ H c ( O 2) e Δ H c ( ar) são imediatamente aparente na Tabela 5.3 aquele Δ H c ( O 2) e Δ H c ( ar) são imediatamente aparente na Tabela 5.3 aquele Δ H c ( O 2) e Δ H c ( ar) são imediatamente aparente na Tabela 5.3 aquele Δ H c ( O 2) e Δ H c ( ar) são imediatamente aparente na Tabela 5.3 aquele Δ H c ( O 2) e Δ H c ( ar) são imediatamente aparente na Tabela 5.3 aquele Δ H c ( O 2) e Δ H c ( ar) são imediatamente aparente na Tabela 5.3 aquele Δ H c ( O 2) e Δ H c ( ar) são imediatamente aparente na Tabela 5.3 aquele Δ H c ( O 2) e Δ H c ( ar) são imediatamente aparente na Tabela 5.3 aquele Δ H c ( O 2) e Δ H c ( ar) são imediatamente aparente na Tabela 5.3 aquele Δ H c ( O 2) e Δ H c ( ar) são imediatamente aparente na Tabela 5.3 aquele Δ H c ( O 2) e Δ H c ( ar) são 
aproximadamente constantes para a maioria dos combustíveis 
listados, com valores médios de 13,1 kJ / ge 3 kJ / g, 
respectivamente. (Veja a seção em “Taxa de liberação de calor em respectivamente. (Veja a seção em “Taxa de liberação de calor em 
incêndios” .) Os dados citados na Tabela 5.3 referem-se a incêndios” .) Os dados citados na Tabela 5.3 referem-se a incêndios” .) Os dados citados na Tabela 5.3 referem-se a incêndios” .) Os dados citados na Tabela 5.3 referem-se a 
aquecimentos de combustão medidos à temperatura ambiente, 
normalmente 25 C. Esses dados serão satisfatórios para normalmente 25 C. Esses dados serão satisfatórios para 
praticamente todos os problemas relevantes de incêndio, mas, 
ocasionalmente, pode ser necessário considerar o calor liberado 
quando a combustão ocorre em temperaturas mais altas. Isso requer 
uma aplicação simples da primeira lei da termodinâmica. Se a reação 
envolve reagentes à temperatura T 0 0 reagindo para fornecer produtos envolve reagentes à temperatura T 0 0 reagindo para fornecer produtos envolve reagentes à temperatura T 0 0 reagindo para fornecer produtos envolve reagentes à temperatura T 0 0 reagindo para fornecer produtos 
à temperatura final T F, o processo pode ser considerado de duas à temperatura final T F, o processo pode ser considerado de duas à temperatura final T F, o processo pode ser considerado de duas à temperatura final T F, o processo pode ser considerado de duas 
maneiras:
1. Os produtos são formados em T 0, absorver o calor1. Os produtos são formados em T 0, absorver o calor1. Os produtos são formados em T 0, absorver o calor1. Os produtos são formados em T 0, absorver o calor
de combustão e são aquecidos até a temperatura final T F.de combustão e são aquecidos até a temperatura final T F.de combustão e são aquecidos até a temperatura final T F.
2. O calor da combustão é imaginado primeiro para aquecer os 
reagentes para T F, então a reação prossegue até a conclusão, reagentes para T F, então a reação prossegue até a conclusão, reagentes para T F, então a reação prossegue até a conclusão, reagentes para T F, então a reação prossegue até a conclusão, 
sem mais aumento de temperatura. Pela primeira lei, 
podemos escrever
Δ H cΔ H cΔ H cð º T 0 0 º C Prº T 0 0 º C Prº T 0 0 º C Prº T 0 0 º C Prº T 0 0 º C Prº T 0 0 º C Pr
p T F T 0 0p T F T 0 0p T F T 0 0p T F T 0 0p T F T 0 0
ð º
¼ Δ H c¼ Δ H c¼ Δ H c¼ Δ H cð º T F º C R p T F T 0 0º T F º C R p T F T 0 0º T F º C R p T F T 0 0º T F º C R p T F T 0 0º T F º C R p T F T 0 0º T F º C R p T F T 0 0º T F º C R p T F T 0 0º T F º C R p T F T 0 0º T F º C R p T F T 0 0º T F º C R p T F T 0 0º T F º C R p T F T 0 0ð º ð 5:16 ºð 5:16 ºð 5:16 º
Onde C p Pr e C p R são as capacidades térmicas totais dos produtos Onde C p Pr e C p R são as capacidades térmicas totaisdos produtos Onde C p Pr e C p R são as capacidades térmicas totais dos produtos Onde C p Pr e C p R são as capacidades térmicas totais dos produtos Onde C p Pr e C p R são as capacidades térmicas totais dos produtos Onde C p Pr e C p R são as capacidades térmicas totais dos produtos Onde C p Pr e C p R são as capacidades térmicas totais dos produtos Onde C p Pr e C p R são as capacidades térmicas totais dos produtos Onde C p Pr e C p R são as capacidades térmicas totais dos produtos 
e reagentes, respectivamente. Isso pode ser reorganizado para 
dar
142 DD Drysdale
Δ H cΔ H cΔ H cð º T F º T F º T F Δ H cΔ H cΔ H cð º T 0 0º T 0 0º T 0 0
T F T 0 0T F T 0 0T F T 0 0T F T 0 0
¼ Δ C p ¼ Δ C p ¼ Δ C p ¼ Δ C p ð 5:17 ºð 5:17 ºð 5:17 º
ou, de forma diferencial, temos a equação de Kirchoff
d Δ H cd Δ H cd Δ H cd Δ H cð º
dT ¼ Δ C p dT ¼ Δ C p dT ¼ Δ C p dT ¼ Δ C p dT ¼ Δ C p 
ð 5:18 ºð 5:18 ºð 5:18 º
Onde Δ C p ¼ C PrOnde Δ C p ¼ C PrOnde Δ C p ¼ C PrOnde Δ C p ¼ C PrOnde Δ C p ¼ C PrOnde Δ C p ¼ C PrOnde Δ C p ¼ C Pr
p - C R p. Isso pode ser usado emp - C R p. Isso pode ser usado emp - C R p. Isso pode ser usado emp - C R p. Isso pode ser usado emp - C R p. Isso pode ser usado em
formulário integrado para calcular o calor da combustão à 
temperatura T 2 E se Δ H c é conhecido à temperatura T 1 1 e temperatura T 2 E se Δ H c é conhecido à temperatura T 1 1 e temperatura T 2 E se Δ H c é conhecido à temperatura T 1 1 e temperatura T 2 E se Δ H c é conhecido à temperatura T 1 1 e temperatura T 2 E se Δ H c é conhecido à temperatura T 1 1 e temperatura T 2 E se Δ H c é conhecido à temperatura T 1 1 e temperatura T 2 E se Δ H c é conhecido à temperatura T 1 1 e temperatura T 2 E se Δ H c é conhecido à temperatura T 1 1 e temperatura T 2 E se Δ H c é conhecido à temperatura T 1 1 e temperatura T 2 E se Δ H c é conhecido à temperatura T 1 1 e temperatura T 2 E se Δ H c é conhecido à temperatura T 1 1 e 
informações estão disponíveis sobre as capacidades térmicas dos 
reagentes e produtos,
Δ H cΔ H cΔ H cð º T 2 ¼ Δ H cº T 2 ¼ Δ H cº T 2 ¼ Δ H cº T 2 ¼ Δ H cº T 2 ¼ Δ H cº T 2 ¼ Δ H cº T 2 ¼ Δ H cð º T 1 1 º ð T 2º T 1 1 º ð T 2º T 1 1 º ð T 2º T 1 1 º ð T 2º T 1 1 º ð T 2º T 1 1 º ð T 2º T 1 1 º ð T 2
T 1 1T 1 1
Δ C p dT ð 5:19 ºΔ C p dT ð 5:19 ºΔ C p dT ð 5:19 ºΔ C p dT ð 5:19 ºΔ C p dT ð 5:19 ºΔ C p dT ð 5:19 ºΔ C p dT ð 5:19 º
Quadro 5.3 Calor de combustão de combustíveis selecionados a 25 ° C (298 K) [ 7 ]Quadro 5.3 Calor de combustão de combustíveis selecionados a 25 ° C (298 K) [ 7 ]Quadro 5.3 Calor de combustão de combustíveis selecionados a 25 ° C (298 K) [ 7 ]Quadro 5.3 Calor de combustão de combustíveis selecionados a 25 ° C (298 K) [ 7 ]
Combustível Δ H c ( kJ / mol) Δ H c ( kJ / mol) Δ H c ( kJ / mol) Δ H c ( kJ / mol) Δ H c ( kJ / g) Δ H c ( kJ / g) Δ H c ( kJ / g) Δ H c ( kJ / g) Δ H cb ( kJ / g [O 2])Δ H cb ( kJ / g [O 2])Δ H cb ( kJ / g [O 2])Δ H cb ( kJ / g [O 2])Δ H cb ( kJ / g [O 2]) Δ H c ( kJ / g [ar])Δ H c ( kJ / g [ar])Δ H c ( kJ / g [ar])Δ H c ( kJ / g [ar])
Monóxido de carbono (CO) 283 10,10 17,69 4.10
Metano (CH 4)Metano (CH 4) 800 50,00 12,54 2,91
Etano (C 2 H 6)Etano (C 2 H 6)Etano (C 2 H 6)Etano (C 2 H 6) 1423 47,45 11,21 2,96
Eteno (C 2 H 4)Eteno (C 2 H 4)Eteno (C 2 H 4)Eteno (C 2 H 4) 1411 50.53 14.74 3.42
Ethyne (C 2 H 2)Ethyne (C 2 H 2)Ethyne (C 2 H 2)Ethyne (C 2 H 2) 1253 48.20 15.73 3.65
Propane (C 3 H 8)Propane (C 3 H 8)Propane (C 3 H 8)Propane (C 3 H 8) 2044 46.45 12.80 2.97
n- Butane (n-C 4 H 10)n- Butane (n-C 4 H 10)n- Butane (n-C 4 H 10)n- Butane (n-C 4 H 10)n- Butane (n-C 4 H 10) 2650 45.69 12.80 2.97
n- Pentane (n-C 5 H 12)n- Pentane (n-C 5 H 12)n- Pentane (n-C 5 H 12)n- Pentane (n-C 5 H 12)n- Pentane (n-C 5 H 12) 3259 45.27 12.80 2.97
n- Hexane n- Hexane 3861 44.90
c- Hexane (c-C 6 H 12)c- Hexane (c-C 6 H 12)c- Hexane (c-C 6 H 12)c- Hexane (c-C 6 H 12)c- Hexane (c-C 6 H 12) 3680 43.81 12.80 2.97
n- Octane (n-C 8 H 18)n- Octane (n-C 8 H 18)n- Octane (n-C 8 H 18)n- Octane (n-C 8 H 18)n- Octane (n-C 8 H 18) 5104 44.77 12.80 2.97
Benzene (C 6 H 6)Benzene (C 6 H 6)Benzene (C 6 H 6)Benzene (C 6 H 6) 3120 40.00 13.06 3.03
Methanol (CH 3 OH) Methanol (CH 3 OH) Methanol (CH 3 OH) 635 19.83 13.22 3.07
Ethanol (C 2 H 5 OH) Ethanol (C 2 H 5 OH) Ethanol (C 2 H 5 OH) Ethanol (C 2 H 5 OH) Ethanol (C 2 H 5 OH) 1232 26.78 12.88 2.99
Acetone (CH 3 COCH 3)Acetone (CH 3 COCH 3)Acetone (CH 3 COCH 3)Acetone (CH 3 COCH 3) 1786 30.79 14.00 3.25
D-glucose (C 6 H 12 O 6)D-glucose (C 6 H 12 O 6)D-glucose (C 6 H 12 O 6)D-glucose (C 6 H 12 O 6)D-glucose (C 6 H 12 O 6)D-glucose (C 6 H 12 O 6) 2772 15.40 13.27 3.08
Cellulose c Cellulose c — 16.09 13.59 3.15
Polyethylene — 43.28 12.65 2.93
Polypropylene — 43.31 12.66 2.94
Polystyrene — 39.85 12.97 3.01
Polyvinylchloride — 16.43 12.84 2.98
Polymethylmethacrylate — 24.89 12.98 3.01
Polyacrylonitrile — 30.80 13.61 3.16
Polyoxymethylene — 15.46 14.50 3.36
Polyethyleneterephthalate — 22.00 13.21 3.06
Polycarbonate — 29.72 13.12 3.04
Nylon 6,6 — 29.58 12.67 2.94
Polyester — 23.8 — —
Wool — 20.5 — —
Wood (European beech) — 19.5 — —
Wood volatiles (European beech) — 16.6 — —
Wood char (European beech) — 34.3 — —
Wood (Ponderosa pine) — 19.4 — —
a Apart from the solids (D-glucose, et seq.), the initial state of the fuel and of all the products is taken to be gaseousa Apart from the solids (D-glucose, et seq.), the initial state of the fuel and of all the products is taken to be gaseous
b Δ H c( O 2) ¼ 13.1 kJ/g is used in the oxygen consumption method for calculating rate of heat releaseb Δ H c( O 2) ¼ 13.1 kJ/g is used in the oxygen consumption method for calculating rate of heat releaseb Δ H c( O 2) ¼ 13.1 kJ/g is used in the oxygen consumption method for calculating rate of heat releaseb Δ H c( O 2) ¼ 13.1 kJ/g is used in the oxygen consumption method for calculating rate of heat releaseb Δ H c( O 2) ¼ 13.1 kJ/g is used in the oxygen consumption method for calculating rate of heat releaseb Δ H c( O 2) ¼ 13.1 kJ/g is used in the oxygen consumption method for calculating rate of heat releaseb Δ H c( O 2) ¼ 13.1 kJ/g is used in the oxygen consumption method for calculating rate of heat releaseb Δ H c( O 2) ¼ 13.1 kJ/g is used in the oxygen consumption method for calculating rate of heat release
c Cotton and rayon are virtually pure cellulose and can be assumed to have the same heat of combustionc Cotton and rayon are virtually pure cellulose and can be assumed to have the same heat of combustion
5 Thermochemistry 143
Onde
Δ C p ¼ X C p produtosΔ C p ¼ X C p produtosΔ C p ¼ X C p produtosΔ C p ¼ X C p produtosΔ C p ¼ X C p produtosΔ C p ¼ X C p produtosΔ C p ¼ X C p produtosΔ C p ¼ X C p produtosð º ? X C p reagentesº ? X C p reagentesº ? X C p reagentesº ? X C p reagentesº ? X C p reagentesð Þ ð 5:20Þ ð 5:20
º
e C p é uma função da temperatura, que normalmente pode ser expressa e C p é uma função da temperatura, que normalmente pode ser expressa e C p é uma função da temperatura, que normalmente pode ser expressa e C p é uma função da temperatura, que normalmente pode ser expressa 
como uma série de potências em T, por exemplo,como uma série de potências em T, por exemplo,como uma série de potências em T, por exemplo,
C p ¼ uma º bT º cT 2 º . . .C p ¼ uma º bT º cT 2 º . . .C p ¼ uma º bT º cT 2 º . . .C p ¼ uma º bT º cT 2 º . . .C p ¼ uma º bT º cT 2 º . . .C p ¼ uma º bT º cT 2 º . . .C p ¼ uma º bT º cT 2 º . . .C p ¼ uma º bT º cT 2 º . . .C p ¼ uma º bT º cT 2 º . . .C p ¼ uma º bT º cT 2 º . . .C p ¼ uma º bT º cT 2 º . . .C p ¼ uma º bT º cT 2 º . . . ð 5:21 ºð 5:21 ºð 5:21 º
Informações sobre as capacidades térmicas de várias espécies e 
sua variação com a temperatura podem ser encontradas em Stull 
e Profeta [ 7 ] e Strehlow [ 8 ] Alguns dados estão resumidos na e Profeta [ 7 ] e Strehlow [ 8 ] Alguns dados estão resumidos na e Profeta [ 7 ] e Strehlow [ 8 ] Alguns dados estão resumidos na e Profeta [ 7 ] e Strehlow [ 8 ] Alguns dados estão resumidos na e Profeta [ 7 ] e Strehlow[ 8 ] Alguns dados estão resumidos na 
Tabela 5.2. .Tabela 5.2. .Tabela 5.2. .
Calor de Formação
A primeira lei da termodinâmica implica que a mudança na 
energia interna (ou entalpia) de um sistema depende apenas dos 
estados inicial e final do sistema e, portanto, é independente dos 
estágios intermediários. Isso está incorporado na termoquímica 
como a lei de Hess, que se aplica diretamente a reações 
químicas. A partir disso, podemos desenvolver o conceito de 
calor de formação, que fornece um meio de comparar as 
estabilidades relativas de diferentes compostos químicos e pode 
ser usado para calcular aquecimentos de reações químicas que 
não podem ser medidas diretamente.
O calor de formação de um composto é definido como a 
mudança de entalpia quando 1 mole desse composto é 
formado a partir de seus elementos constituintes em seu 
estado padrão (a 1 atm de pressão e 298 K). Assim, o calor 
da formação de água líquida é a mudança de entalpia da 
reação (a 298 K)
H 2 gH 2 gH 2 gð Þ þ 0: 5O 2 gð Þ þ 0: 5O 2 gð Þ þ 0: 5O 2 gð Þ þ 0: 5O 2 g Þ Þ! H 2 O lÞ Þ! H 2 O lÞ Þ! H 2 O lÞ Þ! H 2 O l ð Þ Δ H fð Þ Δ H fð Þ Δ H fð Þ Δ H f
¼? 285: 8kJ = mol ¼? 285: 8kJ = mol 
ð 5: R5a ºð 5: R5a ºð 5: R5a º
de modo a Δ H f ( H 2 O) l) ¼? 285,8 kJ / mole a 25 C. Isso difere de modo a Δ H f ( H 2 O) l) ¼? 285,8 kJ / mole a 25 C. Isso difere de modo a Δ H f ( H 2 O) l) ¼? 285,8 kJ / mole a 25 C. Isso difere de modo a Δ H f ( H 2 O) l) ¼? 285,8 kJ / mole a 25 C. Isso difere de modo a Δ H f ( H 2 O) l) ¼? 285,8 kJ / mole a 25 C. Isso difere de modo a Δ H f ( H 2 O) l) ¼? 285,8 kJ / mole a 25 C. Isso difere de modo a Δ H f ( H 2 O) l) ¼? 285,8 kJ / mole a 25 C. Isso difere de modo a Δ H f ( H 2 O) l) ¼? 285,8 kJ / mole a 25 C. Isso difere de modo a Δ H f ( H 2 O) l) ¼? 285,8 kJ / mole a 25 C. Isso difere de modo a Δ H f ( H 2 O) l) ¼? 285,8 kJ / mole a 25 C. Isso difere 
do calor liberado pela reação se o produto é vapor de água e 
não líquido ("O calor da formação de vapor de água" kJ / mol 
[ Δ H f { H 2 O (g)} ¼ –241,84 kJ / mol]) pelo calor latente de [ Δ H f { H 2 O (g)} ¼ –241,84 kJ / mol]) pelo calor latente de [ Δ H f { H 2 O (g)} ¼ –241,84 kJ / mol]) pelo calor latente de [ Δ H f { H 2 O (g)} ¼ –241,84 kJ / mol]) pelo calor latente de [ Δ H f { H 2 O (g)} ¼ –241,84 kJ / mol]) pelo calor latente de [ Δ H f { H 2 O (g)} ¼ –241,84 kJ / mol]) pelo calor latente de [ Δ H f { H 2 O (g)} ¼ –241,84 kJ / mol]) pelo calor latente de [ Δ H f { H 2 O (g)} ¼ –241,84 kJ / mol]) pelo calor latente de [ Δ H f { H 2 O (g)} ¼ –241,84 kJ / mol]) pelo calor latente de 
evaporação da água a 25 C (43,96 kJ / mol). portantoevaporação da água a 25 C (43,96 kJ / mol). portanto
H 2 gH 2 gH 2 gð Þ þ 0: 5O 2 gð Þ þ 0: 5O 2 gð Þ þ 0: 5O 2 gð Þ þ 0: 5O 2 g Þ Þ! H 2 O gÞ Þ! H 2 O gÞ Þ! H 2 O gÞ Þ! H 2 O g ð Þ Δ H f H 2 O gð Þ Δ H f H 2 O gð Þ Δ H f H 2 O gð Þ Δ H f H 2 O gð Þ Δ H f H 2 O gð Þ Δ H f H 2 O gð Þ Δ H f H 2 O g ½ Þ ½ 
¼? 241: 84 kJ = mol ¼? 241: 84 kJ = mol 
ð 5: R5b ºð 5: R5b ºð 5: R5b º
Por definição, os aquecimentos de formação de todos os 
elementos são arbitrariamente definidos como zero em todas as 
temperaturas. Isso permite que os calores da reação sejam 
calculados a partir dos calores da formação dos reagentes e 
produtos,
Δ H ¼ Δ H f produtosΔ H ¼ Δ H f produtosΔ H ¼ Δ H f produtosΔ H ¼ Δ H f produtosΔ H ¼ Δ H f produtosΔ H ¼ Δ H f produtosΔ H ¼ Δ H f produtosð º ? Δ H f reagentesº ? Δ H f reagentesº ? Δ H f reagentesº ? Δ H f reagentesº ? Δ H f reagentesð Þ ð 5:22Þ ð 5:22
º
Onde Δ H é o calor (entalpia) da reação relevante. No entanto, Onde Δ H é o calor (entalpia) da reação relevante. No entanto, Onde Δ H é o calor (entalpia) da reação relevante. No entanto, Onde Δ H é o calor (entalpia) da reação relevante. No entanto, 
a maioria dos aquecimentos de formação não pode ser obtida 
tão facilmente quanto os de combustão. O exemplo dado em 
Reaction ( 5.R5a ) é incomum, pois o calor da formação da Reaction ( 5.R5a ) é incomum, pois o calor da formação da Reaction ( 5.R5a ) é incomum, pois o calor da formação da 
água também é o calor da combustão do hidrogênio. Da 
mesma forma, o calor da combustão de carbono em sua 
forma mais estável sob condições ambientais (grafite) é o 
calor da formação de dióxido de carbono.
A calorimetria de combustão pode ser usada 
indiretamente para calcular calores de formação. O calor de 
formação de etino (acetileno), que é a mudança de entalpia 
da reação
Grafite 2Cð Þ þ H 2! C 2 H 2 Þ þ H 2! C 2 H 2 Þ þ H 2! C 2 H 2 Þ þ H 2! C 2 H 2 Þ þ H 2! C 2 H 2 Þ þ H 2! C 2 H 2 Þ þ H 2! C 2 H 2 ð 5: R6 ºð 5: R6 ºð 5: R6 º
pode ser deduzido da seguinte maneira: o calor da 
combustão do etino foi determinado por calorimetria de 
bomba como 1255,5 kJ / mol a 25 ° C (298 K). Este é o calor bomba como 1255,5 kJ / mol a 25 ° C (298 K). Este é o calor 
da reação
C 2 H 2 º 2: 5O 2! 2CO 2 º H 2 O C 2 H 2 º 2: 5O 2! 2CO 2 º H 2 O C 2 H 2 º 2: 5O 2! 2CO 2 º H 2 O C 2 H 2 º 2: 5O 2! 2CO 2 º H 2 O C 2 H 2 º 2: 5O 2! 2CO 2 º H 2 O C 2 H 2 º 2: 5O 2! 2CO 2 º H 2 O C 2 H 2 º 2: 5O 2! 2CO 2 º H 2 O C 2 H 2 º 2: 5O 2! 2CO 2 º H 2 O C 2 H 2 º 2: 5O 2! 2CO 2 º H 2 O C 2 H 2 º 2: 5O 2! 2CO 2 º H 2 O C 2 H 2 º 2: 5O 2! 2CO 2 º H 2 O C 2 H 2 º 2: 5O 2! 2CO 2 º H 2 O C 2 H 2 º 2: 5O 2! 2CO 2 º H 2 O ð 5: R7 ºð 5: R7 ºð 5: R7 º
que, pela lei de Hess (ver Equação 5.22 ), pode ser equiparado aque, pela lei de Hess (ver Equação 5.22 ), pode ser equiparado aque, pela lei de Hess (ver Equação 5.22 ), pode ser equiparado a
Δ H cΔ H cΔ H cð º 298 C 2 H 2º 298 C 2 H 2º 298 C 2 H 2º 298 C 2 H 2º 298 C 2 H 2º 298 C 2 H 2ð Þ ¼ 2 Δ H fÞ ¼ 2 Δ H fÞ ¼ 2 Δ H fÞ ¼ 2 Δ H fÞ ¼ 2 Δ H f
298 CO 2298 CO 2298 CO 2
ð º
º Δ H fº Δ H fº Δ H fº Δ H f
298 H 2 O298 H 2 O298 H 2 O298 H 2 O
ð º ? Δ H fΔ H fΔ H f
298 C 2 H 2298 C 2 H 2298 C 2 H 2298 C 2 H 2298 C 2 H 2
ð º
2: 5 Δ H f2: 5 Δ H f2: 5 Δ H f2: 5 Δ H f
298 O 2298 O 2298 O 2
ð Þ 
ð 5:23 ºð 5:23 ºð 5:23 º
Nós sabemos isso
( Δ H c) 298 ( C 2 H 2) ¼? 1255,5 kJ / mol ( Δ H f) 298 ( CO 2) ¼?( Δ H c) 298 ( C 2 H 2) ¼? 1255,5 kJ / mol ( Δ H f) 298 ( CO 2) ¼?( Δ H c) 298 ( C 2 H 2) ¼? 1255,5 kJ / mol ( Δ H f) 298 ( CO 2) ¼?( Δ H c) 298 ( C 2 H 2) ¼? 1255,5 kJ / mol ( Δ H f) 298 ( CO 2) ¼?( Δ H c) 298 ( C 2 H 2) ¼? 1255,5 kJ / mol ( Δ H f) 298 ( CO 2) ¼?( Δ H c) 298 ( C 2 H 2) ¼? 1255,5 kJ / mol ( Δ H f) 298 ( CO 2) ¼?( Δ H c) 298 ( C 2 H 2) ¼? 1255,5 kJ / mol ( Δ H f) 298 ( CO 2) ¼?( Δ H c) 298 ( C 2 H 2) ¼? 1255,5 kJ / mol ( Δ H f) 298 ( CO 2) ¼?( Δ H c) 298 ( C 2 H 2) ¼? 1255,5 kJ / mol ( Δ H f) 298 ( CO 2) ¼?( Δ H c) 298 ( C 2 H 2) ¼? 1255,5 kJ / mol ( Δ H f) 298 ( CO 2) ¼?( Δ H c) 298 ( C 2 H 2) ¼? 1255,5 kJ / mol ( Δ H f) 298 ( CO 2) ¼?( Δ H c) 298 ( C 2 H 2) ¼? 1255,5 kJ / mol ( Δ H f) 298 ( CO 2) ¼?( Δ H c) 298 ( C 2 H 2) ¼? 1255,5 kJ / mol ( Δ H f) 298 ( CO 2) ¼?( Δ H c) 298 ( C 2 H 2) ¼? 1255,5 kJ / mol ( Δ H f) 298 ( CO 2) ¼?( Δ H c) 298 ( C 2 H 2) ¼? 1255,5 kJ / mol ( Δ H f) 298 ( CO 2) ¼?( Δ H c) 298 ( C 2 H 2) ¼? 1255,5 kJ / mol ( Δ H f) 298 ( CO 2) ¼?( Δ H c) 298 ( C 2 H 2) ¼? 1255,5 kJ / mol ( Δ H f) 298 ( CO 2) ¼?( Δ H c) 298 ( C 2 H 2) ¼? 1255,5 kJ / mol ( Δ H f) 298 ( CO 2) ¼?
393,5 kJ / mol
144 DD Drysdale
( Δ H f) 298 ( H 2 O) ¼? 241,8 kJ / mol( Δ H f) 298 ( H 2 O) ¼? 241,8 kJ / mol( Δ H f) 298 ( H 2 O) ¼? 241,8 kJ / mol( Δ H f) 298 ( H 2 O) ¼? 241,8 kJ / mol( Δ H f) 298 ( H 2 O) ¼? 241,8 kJ / mol( Δ H f) 298 ( H 2 O) ¼? 241,8 kJ / mol( Δ H f) 298 ( H 2 O) ¼? 241,8 kJ / mol( Δ H f) 298 ( H 2 O) ¼? 241,8 kJ / mol( Δ H f) 298 ( H 2 O) ¼? 241,8 kJ / mol( Δ H f) 298 ( H 2 O) ¼? 241,8 kJ / mol
( Δ H f) 298 ( O 2) ¼ 0,0 kJ / mol (por definição)( Δ H f) 298 ( O 2) ¼ 0,0 kJ / mol (por definição)( Δ H f) 298 ( O 2) ¼ 0,0 kJ / mol (por definição)( Δ H f) 298 ( O 2) ¼ 0,0 kJ / mol (por definição)( Δ H f) 298 ( O 2) ¼ 0,0 kJ / mol (por definição)( Δ H f) 298 ( O 2) ¼ 0,0 kJ / mol (por definição)( Δ H f) 298 ( O 2) ¼ 0,0 kJ / mol (por definição)( Δ H f) 298 ( O 2) ¼ 0,0 kJ / mol (por definição)( Δ H f) 298 ( O 2) ¼ 0,0kJ / mol (por definição)
de modo que, por rearranjo, a Equação 5.23de modo que, por rearranjo, a Equação 5.23
rendimentos
( Δ H f) 298 ( C 2 H 2) ¼ + 226,7 kJ / mol( Δ H f) 298 ( C 2 H 2) ¼ + 226,7 kJ / mol( Δ H f) 298 ( C 2 H 2) ¼ + 226,7 kJ / mol( Δ H f) 298 ( C 2 H 2) ¼ + 226,7 kJ / mol( Δ H f) 298 ( C 2 H 2) ¼ + 226,7 kJ / mol( Δ H f) 298 ( C 2 H 2) ¼ + 226,7 kJ / mol( Δ H f) 298 ( C 2 H 2) ¼ + 226,7 kJ / mol( Δ H f) 298 ( C 2 H 2) ¼ + 226,7 kJ / mol( Δ H f) 298 ( C 2 H 2) ¼ + 226,7 kJ / mol( Δ H f) 298 ( C 2 H 2) ¼ + 226,7 kJ / mol( Δ H f) 298 ( C 2 H 2) ¼ + 226,7 kJ / mol
Este composto tem um calor de formação positivo, ao 
contrário do CO 2 e H 2 O. Isso indica que é um composto contrário do CO 2 e H 2 O. Isso indica que é um composto contrário do CO 2 e H 2 O. Isso indica que é um composto contrário do CO 2 e H 2 O. Isso indica que é um composto contrário do CO 2 e H 2 O. Isso indica que é um composto 
endotérmico e, portanto, é menos estável que os elementos 
pais. Sob condições apropriadas, o etino pode se decompor 
violentamente para dar espécies mais estáveis.
Os aquecimentos de formação de vários compostos são 
apresentados na Tabela 5.4 . Os compostos mais estáveis apresentados na Tabela 5.4 . Os compostos mais estáveis apresentados na Tabela 5.4 . Os compostos mais estáveis 
​​(CO 2 e H 2 O) tem os maiores valores negativos, enquanto ​​(CO 2 e H 2 O) tem os maiores valores negativos, enquanto ​​(CO 2 e H 2 O) tem os maiores valores negativos, enquanto ​​(CO 2 e H 2 O) tem os maiores valores negativos, enquanto ​​(CO 2 e H 2 O) tem os maiores valores negativos, enquanto 
valores positivos tendem a indicar uma instabilidade em 
relação aos elementos pais. Isso pode indicar uma alta 
reatividade química e, de fato, aquecimentos de formação 
foram usados ​​na avaliação preliminar de perigos para fornecer 
uma indicação dos riscos associados a novos processos na 
indústria química. Deve-se notar que os aquecimentos da 
combustão de compostos endotérmicos não dão nenhuma 
indicação de reatividade associada (compare etano, eteno e 
etino nas Tabelas 5.3 e 5.4 )etino nas Tabelas 5.3 e 5.4 )etino nas Tabelas 5.3 e 5.4 )etino nas Tabelas 5.3 e 5.4 )etino nas Tabelas 5.3 e 5.4 )
Taxa de Liberação de Calor em Incêndios
Embora a termoquímica possa fornecer informações relacionadas à 
quantidade total de energia que pode ser liberada quando um 
combustível é queimado até a conclusão, raramente (se alguma vez) é 
possível usar aquecimentos de combustão diretamente para calcular o 
calor liberado em incêndios "reais". De fato, pode-se argumentar que o
taxa liberação de calor é mais importante que o total disponível [ 10 ] taxa liberação de calor é mais importante que o total disponível [ 10 ] taxa liberação de calor é mais importante que o total disponível [ 10 ] taxa liberação de calor é mais importante que o total disponível [ 10 ] 
Quando um único item está queimando isoladamente, a taxa de 
queima e a taxa de liberação de calor na chama são acopladas. 
Tem sido comum expressar a taxa de liberação de calor como o 
produto da taxa de queima (ou seja, a taxa de perda de massa m˙ [ kg produto da taxa de queima (ou seja, a taxa de perda de massa m˙ [ kg produto da taxa de queima (ou seja, a taxa de perda de massa m˙ [ kg 
/ s]) e o calor líquido de combustão do combustível ( Δ H c kJ / kg)./ s]) e o calor líquido de combustão do combustível ( Δ H c kJ / kg)./ s]) e o calor líquido de combustão do combustível ( Δ H c kJ / kg)./ s]) e o calor líquido de combustão do combustível ( Δ H c kJ / kg)./ s]) e o calor líquido de combustão do combustível ( Δ H c kJ / kg).
_
Q c ¼ _Q c ¼ _Q c ¼ _ m Δ H c m Δ H c m Δ H c m Δ H c ð 5:24 ºð 5:24 ºð 5:24 º
No entanto, isso pressupõe que a combustão está completa, 
embora se saiba que isso nunca ocorre
incêndios naturais, que envolvem chamas de difusão em vez 
de chamas pré-misturadas. O ar e o combustível precisam se 
misturar pelo processo de difusão (laminar ou turbulento, 
dependendo do tamanho do fogo) antes que a combustão 
possa ocorrer. O processo de mistura é relativamente 
ineficiente e, apesar do excesso de ar ser aspirado (ou arrastado)ineficiente e, apesar do excesso de ar ser aspirado (ou arrastado)
na chama, os produtos de combustão conterão algumas 
espécies que são apenas parcialmente oxidadas, como 
monóxido de carbono, aldeídos, cetonas e material particulado 
na forma de fuligem ou fumaça. A presença deles indica que 
nem toda a energia de combustão disponível foi liberada. É 
provável que a “eficiência da combustão” varie de cerca de 0,3 
a 0,4 para materiais com retardamento de fogo intenso a 0,9 
ou mais no caso de produtos contendo oxigênio (por exemplo, 
polioximetileno) [ 10 , 11 ] Isso é discutido em detalhes por polioximetileno) [ 10 , 11 ] Isso é discutido em detalhes por polioximetileno) [ 10 , 11 ] Isso é discutido em detalhes por polioximetileno) [ 10 , 11 ] Isso é discutido em detalhes por polioximetileno) [ 10 , 11 ] Isso é discutido em detalhes por 
Tewarson [ 12 ]Tewarson [ 12 ]Tewarson [ 12 ]
Incêndios em compartimentos apresentam um problema 
completamente diferente. Em primeiro lugar, é provável que exista 
uma variedade de combustíveis diferentes, cada um com um ar 
estequiométrico diferente
Quadro 5.4 Calores de formação a 25 ° C (298 K)Quadro 5.4 Calores de formação a 25 ° C (298 K)
Composto ( Δ H f) 298 (kJ / mol)( Δ H f) 298 (kJ / mol)( Δ H f) 298 (kJ / mol)( Δ H f) 298 (kJ / mol)( Δ H f) 298 (kJ / mol)
Hidrogênio (atômico) + 218,00
Oxigênio (atômico) + 249,17
Hidroxil (OH) + 38,99
Cloro (atômico) + 121,29
Monóxido de carbono - 110,53
Dióxido de carbono - 393,52
Água (líquida) - 285,8
Vapor de água) - 241,83
Cloreto de hidrogênio - 92,31
Cianeto de hidrogênio (gás) + 135,14
Óxido nítrico + 90,29
Dióxido de nitrogênio + 33,85
Amônia - 45,90
Metano - 74,87
Etano - 84,5
Eteno + 52,6
Etino (acetileno) + 226,9
Propano - 103,6
n-butano - 124,3
Iso-butano uma Iso-butano uma - 131,2
Metanol - 242,1
uma Calores de formação de outros hidrocarbonetos são tabulados em Weast [ 9 ]uma Calores de formação de outros hidrocarbonetos são tabulados em Weast [ 9 ]uma Calores de formação de outros hidrocarbonetos são tabulados em Weast [ 9 ]uma Calores de formação de outros hidrocarbonetos são tabulados em Weast [ 9 ]
5 Termoquímica 145
requerimento. Elas queimam em taxas diferentes, ditadas não 
apenas pela natureza do combustível, mas também pelos níveis de 
calor radiante existentes no compartimento durante o incêndio. A 
taxa de liberação de calor durante o estágio totalmente 
desenvolvido de um incêndio no compartimento é necessária para o 
cálculo da pós-flover
históricos de temperatura-tempo para
estimar a exposição ao fogo de elementos da estrutura, como 
no método desenvolvido por Pettersson et al. [ 13 ] Para calcular no método desenvolvido por Pettersson et al. [ 13 ] Para calcular no método desenvolvido por Pettersson et al. [ 13 ] Para calcular 
a taxa de liberação de calor dentro do compartimento, 
supõe-se que o fogo seja controlado por ventilação e que toda 
a combustão ocorra dentro do compartimento. A taxa de 
liberação de calor (_
Q c) pode ser obtido noQ c) pode ser obtido noQ c) pode ser obtido no
expressão
_
Q c ¼ _Q c ¼ _Q c ¼ _ m ar Δ H c arm ar Δ H c arm ar Δ H c arm ar Δ H c arm ar Δ H c arm ar Δ H c ar ð Þ ð 5:25 ºð 5:25 ºð 5:25 º
Onde Δ H c ( ar) é o calor da combustão por unidade de massa Onde Δ H c ( ar) é o calor da combustão por unidade de massa Onde Δ H c ( ar) é o calor da combustão por unidade de massa Onde Δ H c ( ar) é o calor da combustão por unidade de massa Onde Δ H c ( ar) é o calor da combustão por unidade de massa 
de ar consumida (3 kJ / g; ver tabela 5.3 ) e m˙ ar é a taxa de de ar consumida (3 kJ / g; ver tabela 5.3 ) e m˙ ar é a taxa de de ar consumida (3 kJ / g; ver tabela 5.3 ) e m˙ ar é a taxa de de ar consumida (3 kJ / g; ver tabela 5.3 ) e m˙ ar é a taxa de de ar consumida (3 kJ / g; ver tabela5.3 ) e m˙ ar é a taxa de de ar consumida (3 kJ / g; ver tabela 5.3 ) e m˙ ar é a taxa de 
vazão mássica de ar no compartimento, dada 
aproximadamente pela expressão
_m ar ¼ 0:52 UMA 0 0 H 1 = 2m ar ¼ 0:52 UMA 0 0 H 1 = 2m ar ¼ 0:52 UMA 0 0 H 1 = 2m ar ¼ 0:52 UMA 0 0 H 1 = 2m ar ¼ 0:52 UMA 0 0 H 1 = 2m ar ¼ 0:52 UMA 0 0 H 1 = 2m ar ¼ 0:52 UMA 0 0 H 1 = 2m ar ¼ 0:52 UMA 0 0 H 1 = 2
0 0 
ð 5:26 ºð 5:26 ºð 5:26 º
Onde UMA 0 0 é a área efetiva de ventilação (m 2)Onde UMA 0 0 é a área efetiva de ventilação (m 2)Onde UMA 0 0 é a área efetiva de ventilação (m 2)Onde UMA 0 0 é a área efetiva de ventilação (m 2)Onde UMA 0 0 é a área efetiva de ventilação (m 2)
e H 0 0 é a altura da abertura de ventilação (m) [ 14 ] A e H 0 0 é a altura da abertura de ventilação (m) [ 14 ] A e H 0 0 é a altura da abertura de ventilação (m) [ 14 ] A e H 0 0 é a altura da abertura de ventilação (m) [ 14 ] A e H 0 0 é a altura da abertura de ventilação (m) [ 14 ] A e H 0 0 é a altura da abertura de ventilação (m) [ 14 ] A 
temperatura do compartimento (em função do tempo) é então 
obtida a partir dos cálculos do balanço de calor, conforme 
descrito em Drysdale [ 3 ], Tewarson [ 12 ] e Walton e Thomas [ 14descrito em Drysdale [ 3 ], Tewarson [ 12 ] e Walton e Thomas [ 14descrito em Drysdale [ 3 ], Tewarson [ 12 ] e Walton e Thomas [ 14descrito em Drysdale [ 3 ], Tewarson [ 12 ] e Walton e Thomas [ 14descrito em Drysdale [ 3 ], Tewarson [ 12 ] e Walton e Thomas [ 14descrito em Drysdale [ 3 ], Tewarson [ 12 ] e Walton e Thomas [ 14
]
A suposição por trás da equação 5.25 é que o processo de queima A suposição por trás da equação 5.25 é que o processo de queima A suposição por trás da equação 5.25 é que o processo de queima 
é estequiométrico e que todos os vapores de combustível são 
queimados dentro do compartimento - o ar é fornecido exatamente na 
taxa necessária para consumir os vapores de combustível, ou seja,
Taxa de fornecimento de ar Taxa de 
fornecimento de combustível ¼ rfornecimento de combustível ¼ rfornecimento de combustível ¼ r
Onde r é a razão estequiométrica ar-combustível e o máximo Onde r é a razão estequiométrica ar-combustível e o máximo Onde r é a razão estequiométrica ar-combustível e o máximo 
possível as temperaturas serão
alcançado. No entanto, vale ressaltar que isso não leva em 
conta o fato de que a taxa de liberação de calor não é 
instantânea. Embora (em princípio) a mistura estequiométrica 
ideal seja criada dentro do compartimento, os gases 
queimados emergirão das aberturas simplesmente porque a 
reação leva tempo para chegar à conclusão.
Gases em chamas (ou seja, chamas) são transportados para fora do 
compartimento, indicando que nem todo o calor da combustão é 
liberado dentro do compartimento. Para um incêndio totalmente 
desenvolvido (pós-flover), talvez seja mais provável que a proporção m˙ desenvolvido (pós-flover), talvez seja mais provável que a proporção m˙ 
ar/
m˙ combustível ( a “razão de equivalência”) é menor que a razão m˙ combustível ( a “razão de equivalência”) é menor que a razão m˙ combustível ( a “razão de equivalência”) é menor que a razão 
estequiométrica r - isto é, ar insuficiente está entrando no estequiométrica r - isto é, ar insuficiente está entrando no estequiométrica r - isto é, ar insuficiente está entrando no 
compartimento para queimar todos os vapores de combustível. Nessas 
circunstâncias, o excesso de vapores de combustível escapará do 
compartimento e queimará do lado de fora quando eles se misturam 
com o ar externo. O comprimento da chama externa dependerá inter com o ar externo. O comprimento da chama externa dependerá inter 
alia no rácio de equivalência [ 15 ]alia no rácio de equivalência [ 15 ]alia no rácio de equivalência [ 15 ]alia no rácio de equivalência [ 15 ]
Independentemente de a taxa de equivalência ser igual ou 
superior à taxa estequiométrica, o vapor de combustível 
queimará fora do compartimento e as temperaturas com base 
na Equação 5.25 será alto. O método também superestimará na Equação 5.25 será alto. O método também superestimará na Equação 5.25 será alto. O método também superestimará 
as temperaturas alcançadas se a taxa de equivalência for 
muito maior que a taxa estequiométrica. Sob essas 
condições, o excesso de ar é aspirado para o compartimento 
e atua como um diluente e reduz as temperaturas médias - se 
a ventilação for alta o suficiente, a taxa de liberação de calor 
será controlada pela área da superfície em chamas [ 3 , 16 ]será controlada pela área da superfície em chamas [ 3 , 16 ]será controlada pela área da superfície em chamas [ 3 , 16 ]será controlada pela área da superfície em chamas [ 3 , 16 ]será controlada pela área da superfície em chamas [ 3 , 16 ]
Observe que o conceito de razão de equivalência é usado em 
outras partes deste manual, especificamente por Tewarson [ 12 ] e outras partes deste manual, especificamente por Tewarson [ 12 ] e outras partes deste manual, especificamente por Tewarson [ 12 ] e 
por Gottuk e Lattimer [ 17 ] ao discutir os rendimentos dos produtos por Gottuk e Lattimer [ 17 ] ao discutir os rendimentos dos produtos por Gottuk e Lattimer [ 17 ] ao discutir os rendimentos dos produtos 
gerados na camada superior durante o incêndio de pré-flover.
Muitos dados úteis sobre o comportamento do fogo de 
materiais combustíveis podem ser obtidos usando a técnica da 
“calorimetria de consumo de oxigênio”. Essa é a base do 
"calorímetro cônico", no qual a taxa de liberação de calor de uma 
pequena amostra de material queimando sob um fluxo de calor 
radiante imposto é determinada pela medição da taxa de consumo 
de oxigênio [ 18 ] Este último pode ser convertido em uma taxa de de oxigênio [ 18 ] Este último pode ser convertido em uma taxa de de oxigênio [ 18 ] Este último pode ser convertido em uma taxa de 
liberação de calor usando o fator de conversão 13,1 kJ / g de 
oxigênio consumido. (É necessária uma pequena correção para a 
combustão incompleta, com base no rendimento de CO.) Essa 
técnica pode ser usada em uma escala maior para medir a taxa 
de liberação de calor de itens de móveis, materiais de 
revestimento de parede etc. 19 , 20 ] e agora é usado revestimento de parede etc. 19 , 20 ] e agora é usado revestimento de parede etc. 19 , 20 ] e agora é usado revestimento de parede etc. 19 , 20 ] e agora é usado revestimento de parede etc. 19 , 20 ] e agora é usado 
rotineiramente em instalações de pesquisa e teste de incêndio.
146 DD Drysdale
Cálculo das temperaturas adiabáticas da 
chama
Nas seções anteriores, nenhuma consideração foi dada ao 
destino da energia liberada pelas reações de combustão. 
Inicialmente, ele será absorvido dentro do próprio sistema de 
reação por (1) reagentes que não reagiram, (2) produtos de 
combustão e (3) diluentes, embora acabe sendo perdido do 
sistema por vários processos de transferência de calor. Isto é 
particularmente verdade para incêndios naturais em espaços 
fechados. No entanto, se considerarmos um sistema de reação 
pré-misturado, como uma mistura de vapor e ar inflamável, e 
assumirmos que é adiabático, ou seja, não há transferência de 
calor (ou massa) de ou para o sistema, podemos calcular o 
temperatura teórica máxima, temperatura da chama adiabática.
Considere uma chama que se propaga através de uma 
mistura estequiométrica de propano-ar de extensão infinita (ou 
seja, não há superfícies para as quais o calor possa ser 
transferido) e que está inicialmente em 25 C. A equação transferido) e que está inicialmente em 25 C. A equação 
apropriada é dada pela reação 5.R8 :apropriada é dada pela reação 5.R8 :apropriada é dada pela reação 5.R8 :
C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2!C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2!C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2!C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2!C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2!C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2!C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2!C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2!C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2!C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2!
3CO 2 º 4H 2 O º 18: 8N 23CO 2 º 4H 2 O º 18: 8N 23CO 2 º 4H 2 O º18: 8N 23CO 2 º 4H 2 O º 18: 8N 23CO 2 º 4H 2 O º 18: 8N 23CO 2 º 4H 2 O º 18: 8N 23CO 2 º 4H 2 O º 18: 8N 23CO 2 º 4H 2 O º 18: 8N 23CO 2 º 4H 2 O º 18: 8N 2
ð 5: R8 ºð 5: R8 ºð 5: R8 º
Essa reação libera 2044 kJ para cada mole de propano 
consumido. Essa quantidade de energia vai para o 
aquecimento dos produtos da reação, ou seja, 3 moles de 
dióxido de carbono, 4 moles de água (vapor) e 18,8 moles de 
nitrogênio para cada mole de propano queimado. A 
capacidade térmica dessa mistura pode ser calculada a partir 
das capacidades térmicas dos gases individuais, disponíveis 
na literatura (por exemplo, JANAF) [ 7 ] O procedimento é na literatura (por exemplo, JANAF) [ 7 ] O procedimento é na literatura (por exemplo, JANAF) [ 7 ] O procedimento é 
simples, desde que um valor médio de C p é tomada para cada simples, desde que um valor médio de C p é tomada para cada simples, desde que um valor médio de C p é tomada para cada simples, desde que um valor médio de C p é tomada para cada 
gás na faixa de temperatura envolvida, dando
942,5 kJ / K como capacidade térmica total dos produtos por 
mole de propano consumido (ver Tabela 5.5 )mole de propano consumido (ver Tabela 5.5 )mole de propano consumido (ver Tabela 5.5 )
Como 2044 kJ são liberados ao mesmo tempo em que essas 
espécies são formadas, o aumento máximo da temperatura será
Δ T ¼ 2044000Δ T ¼ 2044000Δ T ¼ 2044000Δ T ¼ 2044000
942: 5 ¼ 2169 K942: 5 ¼ 2169 K942: 5 ¼ 2169 K
fornecendo a temperatura final (adiabática) como 2169 + 298 ¼ fornecendo a temperatura final (adiabática) como 2169 + 298 ¼ 
2467 K. De fato, esta figura é aproximada pelos seguintes 
motivos:
1. As capacidades térmicas mudam com a temperatura e 
foram utilizados valores médios na faixa de temperaturas 
apropriadas ao problema.
2. O sistema não pode ser adiabático, pois haverá perda de 
calor por radiação dos gases quentes (CO 2 e H 2 O).calor por radiação dos gases quentes (CO 2 e H 2 O).calor por radiação dos gases quentes (CO 2 e H 2 O).calor por radiação dos gases quentes (CO 2 e H 2 O).calor por radiação dos gases quentes (CO 2 e H 2 O).
3. Em altas temperaturas, ocorrerá dissociação dos produtos; 
como esses são processos endotérmicos, haverá uma 
redução na temperatura final.
Destas, (2) e (3) determinam que a temperatura real da 
chama será muito menor do que o previsto. Esses efeitos 
podem ser levados em consideração. Assim, com o propano 
queimando no ar, a temperatura final não pode exceder 2000 
K.
Se o propano estivesse queimando como uma mistura 
estequiométrica em oxigênio puro, na ausência de nitrogênio como 
um "dissipador de calor", seriam alcançadas temperaturas muito 
mais altas. A temperatura total
capacidade seria (942,5 614,8)(942,5 614,8)
¼ 327,7 J / K. No entanto, a quantidade de calor liberado ¼ 327,7 J / K. No entanto, a quantidade de calor liberado 
permanece inalterada (2044 kJ), de modo que o aumento 
máximo da temperatura seja
Δ T ¼ 2044000Δ T ¼ 2044000Δ T ¼ 2044000Δ T ¼ 2044000
327: 7 ¼ 6238K327: 7 ¼ 6238K327: 7 ¼ 6238K
prevendo uma temperatura final de 6263 C. Como a prevendo uma temperatura final de 6263 C. Como a 
dissociação será um fator dominante,
Quadro 5.5 Capacidade térmica dos produtos de combustão de uma mistura Quadro 5.5 Capacidade térmica dos produtos de combustão de uma mistura 
estequiométrica de propano / ar
No. de 
moles
Capacidade térmica a 1000 K (J / mol K) Capacidade térmica a 1000 K (J / mol K) 
(J / K)
CO 2 CO 2 3 54,3 162,9
H 2 O H 2 O H 2 O 4 41,2 164,8
N 2 N 2 18,8 32,7 614,8
Capacidade térmica total ¼Capacidade térmica total ¼
(por mole de propano)
942,5 J / K
5 Termoquímica 147
isso não pode ser alcançado e a temperatura da chama não 
excederá aproximadamente 3500 K.
o ocorrência do dissociação às
temperaturas na região de 2000 K e acima tornam 
necessário levar em consideração a dissociação. A 
dissociação é discutida no cap. 6. No entanto,
o cálculo simples
O descrito acima pode ser usado para estimar as temperaturas das 
chamas próximas do limite, quando a temperatura é significativamente 
mais baixa e a dissociação pode ser negligenciada.
Sabe-se que o limite inferior de inflamabilidade do 
propano é de 2,2%. A reação de oxidação que ocorre nesta 
mistura pode ser descrita pela seguinte equação:
0: 022C 3 H 8 º 0: 978 0: 21O 2 º 0: 79N 20: 022C 3 H 8 º 0: 978 0: 21O 2 º 0: 79N 20: 022C 3 H 8 º 0: 978 0: 21O 2 º 0: 79N 20: 022C 3 H 8 º 0: 978 0: 21O 2 º 0: 79N 20: 022C 3 H 8 º 0: 978 0: 21O 2 º 0: 79N 20: 022C 3 H 8 º 0: 978 0: 21O 2 º 0: 79N 20: 022C 3 H 8 º 0: 978 0: 21O 2 º 0: 79N 20: 022C 3 H 8 º 0: 978 0: 21O 2 º 0: 79N 20: 022C 3 H 8 º 0: 978 0: 21O 2 º 0: 79N 20: 022C 3 H 8 º 0: 978 0: 21O 2 º 0: 79N 2ð º ! produtosº ! produtos
Dividir por 0,022 permite que isso seja escrito
C 3 H 8 º 9: 34O 2 º 35: 12N 2! 3CO 2 º 4H 2 OC 3 H 8 º 9: 34O 2 º 35: 12N 2! 3CO 2 º 4H 2 OC 3 H 8 º 9: 34O 2 º 35: 12N 2! 3CO 2 º 4H 2 OC 3 H 8 º 9: 34O 2 º 35: 12N 2! 3CO 2 º 4H 2 OC 3 H 8 º 9: 34O 2 º 35: 12N 2! 3CO 2 º 4H 2 OC 3 H 8 º 9: 34O 2 º 35: 12N 2! 3CO 2 º 4H 2 OC 3 H 8 º 9: 34O 2 º 35: 12N 2! 3CO 2 º 4H 2 OC 3 H 8 º 9: 34O 2 º 35: 12N 2! 3CO 2 º 4H 2 OC 3 H 8 º 9: 34O 2 º 35: 12N 2! 3CO 2 º 4H 2 OC 3 H 8 º 9: 34O 2 º 35: 12N 2! 3CO 2 º 4H 2 OC 3 H 8 º 9: 34O 2 º 35: 12N 2! 3CO 2 º 4H 2 OC 3 H 8 º 9: 34O 2 º 35: 12N 2! 3CO 2 º 4H 2 OC 3 H 8 º 9: 34O 2 º 35: 12N 2! 3CO 2 º 4H 2 OC 3 H 8 º 9: 34O 2 º 35: 12N 2! 3CO 2 º 4H 2 OC 3 H 8 º 9: 34O 2 º 35: 12N 2! 3CO 2 º 4H 2 OC 3 H 8 º 9: 34O 2 º 35: 12N 2! 3CO 2 º 4H 2 O
º 4: 34O 2 º 35: 12N 2 º 4: 34O 2 º 35: 12N 2 º 4: 34O 2 º 35: 12N 2 º 4: 34O 2 º 35: 12N 2 º 4: 34O 2 º 35: 12N 2 º 4: 34O 2 º 35: 12N 2 
ð 5: R9 ºð 5: R9 ºð 5: R9 º
mostrando que o calor liberado pela oxidação de 1 mole de 
propano agora é absorvido pelo excesso de oxigênio (4,34 
moles) e uma quantidade aumentada de nitrogênio, além dos 
produtos de combustão. Realizando o mesmo cálculo de 
antes, pode-se demonstrar que a capacidade térmica total 
dos produtos por mole de propano consumido é
1627,6 kJ / K, que fornece a temperatura da chama adiabática 
para esta mistura limitante é 1281 C (1554 K). Se o mesmo 
cálculo for realizado para os outros gases de hidrocarbonetos, 
verifica-se que a temperatura adiabática da chama limitante está 
em uma faixa bastante estreita, 1600 100 K (tabela 5.6 ) Isso pode em uma faixa bastante estreita, 1600 100 K (tabela 5.6 ) Isso pode em uma faixa bastante estreita, 1600 100 K (tabela 5.6 ) Isso pode em uma faixa bastante estreita, 1600 100 K (tabela 5.6 ) Isso pode 
ser interpretado assumindo que o limite existe porque as perdas 
de calor (pela radiação da chama) excedem a taxa de produção 
de calor (dentro da chama). Como conseqüência, a chama não 
pode se sustentar. Esse conceito pode ser aplicado a certos 
problemas práticos relacionados ao limite inferior de 
inflamabilidade.
Exemplo 1 Reconhece-se que o vazamento de propano na célula Exemplo 1 Reconhece-se que o vazamento de propano na célula 
de teste pode levar a uma inflamação
atmosfera, e é decidido manter a atmosfera inerte pela 
adição de nitrogênio. Calcule a porcentagem de nitrogênio 
necessária para evitar a ignição de uma mistura na qual o 
propano e o ar estejam em proporções estequiométricas.
Solução A reação estequiométrica do propano no ar éSolução A reação estequiométrica do propano no ar é
C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2!C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2!C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2!C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2!C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2!C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2!C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2!C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2!C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2!C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2!
3CO 2 º 4H 2 O º 18: 8N 23CO 2 º 4H 2 O º 18: 8N 23CO 2 º 4H 2 O º 18: 8N 23CO 2 º 4H 2 O º 18: 8N 23CO 2 º 4H 2 O º 18: 8N 23CO 2 º 4H 2 O º 18: 8N 23CO 2 º 4H 2 O º 18: 8N 23CO 2 º 4H 2 O º 18: 8N 23CO 2 º 4H 2 O º 18: 8N 2
ð 5: R10 ºð 5: R10 ºð 5: R10 º
e o calor da combustão do propano é de 2044 kJ / mole. 
Supõe-se que o calor da combustão seja absorvidopelos 
produtos 3CO 2 +produtos 3CO 2 +
4H 2 O + 18,8 N 2) Foi mostrado acima que a temperatura da 4H 2 O + 18,8 N 2) Foi mostrado acima que a temperatura da 4H 2 O + 18,8 N 2) Foi mostrado acima que a temperatura da 4H 2 O + 18,8 N 2) Foi mostrado acima que a temperatura da 4H 2 O + 18,8 N 2) Foi mostrado acima que a temperatura da 
chama adiabática (isto é, a temperatura dos gases do produto, 
assumindo que não há perda de calor) será 2169 K. Se a 
temperatura da chama puder ser mantida abaixo de 1600 K (ou 
1554 K, de acordo com a Tabela 5.6 ), a propagação da chama 1554 K, de acordo com a Tabela 5.6 ), a propagação da chama 1554 K, de acordo com a Tabela 5.6 ), a propagação da chama 
não será possível e a introdução de uma fonte de ignição não 
levará a uma explosão. Suponha que a quantidade extra de 
nitrogênio necessária para formar uma “atmosfera inerte” 
corresponda a
X moles por mole de propano. EntãoX moles por mole de propano. Então
C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2 º X N 2C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2 º X N 2C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2 º X N 2C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2 º X N 2C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2 º X N 2C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2 º X N 2C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2 º X N 2C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2 º X N 2C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2 º X N 2C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2 º X N 2C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2 º X N 2C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2 º X N 2C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2 º X N 2C 3 H 8 º 5O 2 º 18: 8N 2 º X N 2
! 3CO 2 º 4H 2 O º 18: 8 º X! 3CO 2 º 4H 2 O º 18: 8 º X! 3CO 2 º 4H 2 O º 18: 8 º X! 3CO 2 º 4H 2 O º 18: 8 º X! 3CO 2 º 4H 2 O º 18: 8 º X! 3CO 2 º 4H 2 O º 18: 8 º X! 3CO 2 º 4H 2 O º 18: 8 º X! 3CO 2 º 4H 2 O º 18: 8 º X! 3CO 2 º 4H 2 O º 18: 8 º X! 3CO 2 º 4H 2 O º 18: 8 º X! 3CO 2 º 4H 2 O º 18: 8 º Xð º N 2 ð 5: R11 ºº N 2 ð 5: R11 ºº N 2 ð 5: R11 ºº N 2 ð 5: R11 ºº N 2 ð 5: R11 ºº N 2 ð 5: R11 º
Seguindo o procedimento ilustrado na Tabela 5.5 , a Seguindo o procedimento ilustrado na Tabela 5.5 , a Seguindo o procedimento ilustrado na Tabela 5.5 , a 
capacidade térmica dos gases do produto - 3CO 2 + 4H 2 O + capacidade térmica dos gases do produto - 3CO 2 + 4H 2 O + capacidade térmica dos gases do produto - 3CO 2 + 4H 2 O + capacidade térmica dos gases do produto - 3CO 2 + 4H 2 O + capacidade térmica dos gases do produto - 3CO 2 + 4H 2 O + 
(18,8 + X) N 2 - será 3 (18,8 + X) N 2 - será 3 (18,8 + X) N 2 - será 3 (18,8 + X) N 2 - será 3 (18,8 + X) N 2 - será 3 
54,3 + 4 41,2 + (18,8 + X)54,3 + 4 41,2 + (18,8 + X)54,3 + 4 41,2 + (18,8 + X) 32,7 ¼ Σ C p. E se32,7 ¼ Σ C p. E se32,7 ¼ Σ C p. E se32,7 ¼ Σ C p. E se32,7 ¼ Σ C p. E se32,7 ¼ Σ C p. E se
nitrogênio suficiente foi adicionado para reduzir a 
temperatura da chama adiabática para 1554 K;
Quadro 5.6 Temperatura adiabática da chama de misturas de hidrocarbonetos / ar Quadro 5.6 Temperatura adiabática da chama de misturas de hidrocarbonetos / ar 
de limitação inferior
Gás
Temperatura da chama adiabática no limite 
inferior de inflamabilidade (K)
Metano 1446
Etano 1502
Propano 1554
n- Butano n- Butano 1612
n- Pentano n- Pentano 1564
n- Heptano n- Heptano 1692
n- Octano n- Octano 1632
148 DD Drysdale
A capacidade térmica dos gases do produto será dada por
X C p ¼ 2044000X C p ¼ 2044000X C p ¼ 2044000X C p ¼ 2044000X C p ¼ 2044000
1554 298
¼ 1627: 4kJ = mole de propano¼ 1627: 4kJ = mole de propano
portanto
3 54: 3 º 4 41: 2 º 18: 8 º X3 54: 3 º 4 41: 2 º 18: 8 º X3 54: 3 º 4 41: 2 º 18: 8 º X3 54: 3 º 4 41: 2 º 18: 8 º X3 54: 3 º 4 41: 2 º 18: 8 º X3 54: 3 º 4 41: 2 º 18: 8 º X3 54: 3 º 4 41: 2 º 18: 8 º X3 54: 3 º 4 41: 2 º 18: 8 º X3 54: 3 º 4 41: 2 º 18: 8 º X ð º ? 32: 7º ? 32: 7
¼ 1627: 4¼ 1627: 4
X ¼ 20: 9X ¼ 20: 9X ¼ 20: 9
Consequentemente, a quantidade de nitrogênio 
adicionado ao ar na célula de teste para tornar a atmosfera 
"inerte" em relação a um vazamento de propano corresponde 
a 20,9 moles de N 2 para cada (5 + 18,8) ¼ 23,8 moles de ar, a 20,9 moles de N 2 para cada (5 + 18,8) ¼ 23,8 moles de ar, a 20,9 moles de N 2 para cada (5 + 18,8) ¼ 23,8 moles de ar, a 20,9 moles de N 2 para cada (5 + 18,8) ¼ 23,8 moles de ar, a 20,9 moles de N 2 para cada (5 + 18,8) ¼ 23,8 moles de ar, 
ou seja, a mistura na célula deve ser de 47% de nitrogênio, 
sendo o saldo o ar. (Experimentalmente, uma figura 
significativamente mais baixa é obtida - c. 40%. Deve-se 
lembrar que, no cálculo acima, é assumido que a suposição 
de temperatura adiabática é válida e que a reação será 
concluída.)
Exemplo 2 Um laboratório de pesquisa de engenharia mecânica Exemplo 2 Um laboratório de pesquisa de engenharia mecânica 
contém um motor de combustão interna de seis cilindros que 
está sendo usado para pesquisas sobre o desempenho de velas 
de ignição. O combustível usado é metano, CH 4 e a mistura de ignição. O combustível usado é metano, CH 4 e a mistura de ignição. O combustível usado é metano, CH 4 e a mistura 
combustível-ar pode ser ajustada à vontade. Os produtos de 
combustão são extraídos do coletor de escape através de um 
duto quadrado de 30 cm e 20 m de comprimento. Verifica-se que 
o motor continuará operando com uma mistura estequiométrica 
quando apenas três cilindros estiverem em chamas. Se nessas 
condições a temperatura média dos gases que entram no duto a 
partir do coletor for de 700 K, existe o risco de uma explosão no 
duto?
Solução A reação estequiométrica para o metano no ar éSolução A reação estequiométrica para o metano no ar é
CH 4 º 2O 2 º 7: 52N 2! CO 2 º 2H 2 O º 7: 52N 2CH 4 º 2O 2 º 7: 52N 2! CO 2 º 2H 2 O º 7: 52N 2CH 4 º 2O 2 º 7: 52N 2! CO 2 º 2H 2 O º 7: 52N 2CH 4 º 2O 2 º 7: 52N 2! CO 2 º 2H 2 O º 7: 52N 2CH 4 º 2O 2 º 7: 52N 2! CO 2 º 2H 2 O º 7: 52N 2CH 4 º 2O 2 º 7: 52N 2! CO 2 º 2H 2 O º 7: 52N 2CH 4 º 2O 2 º 7: 52N 2! CO 2 º 2H 2 O º 7: 52N 2CH 4 º 2O 2 º 7: 52N 2! CO 2 º 2H 2 O º 7: 52N 2CH 4 º 2O 2 º 7: 52N 2! CO 2 º 2H 2 O º 7: 52N 2CH 4 º 2O 2 º 7: 52N 2! CO 2 º 2H 2 O º 7: 52N 2CH 4 º 2O 2 º 7: 52N 2! CO 2 º 2H 2 O º 7: 52N 2CH 4 º 2O 2 º 7: 52N 2! CO 2 º 2H 2 O º 7: 52N 2CH 4 º 2O 2 º 7: 52N 2! CO 2 º 2H 2 O º 7: 52N 2CH 4 º 2O 2 º 7: 52N 2! CO 2 º 2H 2 O º 7: 52N 2CH 4 º 2O 2 º 7: 52N 2! CO 2 º 2H 2 O º 7: 52N 2CH 4 º 2O 2 º 7: 52N 2! CO 2 º 2H 2 O º 7: 52N 2CH 4 º 2O 2 º 7: 52N 2! CO 2 º 2H 2 O º 7: 52N 2
ð 5: R12 ºð 5: R12 ºð 5: R12 º
Se considerarmos que 1 mole de combustível passa por 
cada um dos seis cilindros, mas dos 6 moles apenas três são 
queimados, temos um total
6CH 4 º 12O 2 º 45: 12N 2! 3CH 4 º 3CO 26CH 4 º 12O 2 º 45: 12N 2! 3CH 4 º 3CO 26CH 4 º 12O 2 º 45: 12N 2! 3CH 4 º 3CO 26CH 4 º 12O 2 º 45: 12N 2! 3CH 4 º 3CO 26CH 4 º 12O 2 º 45: 12N 2! 3CH 4 º 3CO 26CH 4 º 12O 2 º 45: 12N 2! 3CH 4 º 3CO 26CH 4 º 12O 2 º 45: 12N 2! 3CH 4 º 3CO 26CH 4 º 12O 2 º 45: 12N 2! 3CH 4 º 3CO 26CH 4 º 12O 2 º 45: 12N 2! 3CH 4 º 3CO 26CH 4 º 12O 2 º 45: 12N 2! 3CH 4 º 3CO 26CH 4 º 12O 2 º 45: 12N 2! 3CH 4 º 3CO 26CH 4 º 12O 2 º 45: 12N 2! 3CH 4 º 3CO 26CH 4 º 12O 2 º 45: 12N 2! 3CH 4 º 3CO 2
º 6H 2 O º 6O 2 º 45: 12N 2 º 6H 2 O º 6O 2 º 45: 12N 2 º 6H 2 O º 6O 2 º 45: 12N 2 º 6H 2 O º 6O 2 º 45: 12N 2 º 6H 2 O º 6O 2 º 45: 12N 2 º 6H 2 O º 6O 2 º 45: 12N 2 º 6H 2 O º 6O 2 º 45: 12N 2 º 6H 2 O º 6O 2 º 45: 12N 2 º 6H 2 O º 6O 2 º 45: 12N 2 º 6H 2 O º 6O 2 º 45: 12N 2 
ð 5: R13 ºð 5: R13 ºð 5: R13 º
Dividir por 3 dá
2CH 4 º 4O 2 º 15: 04N 2! CH 4 º 2O 2 º CO 22CH 4 º 4O 2 º 15: 04N 2! CH 4 º 2O 2 º CO 22CH 4 º 4O 2 º 15: 04N 2! CH 4 º 2O 2 º CO 22CH 4 º 4O 2 º 15: 04N 2! CH 4 º 2O 2 º CO 22CH 4 º 4O 2 º 15: 04N 2! CH 4 º 2O 2 º CO 22CH 4 º 4O 2 º 15: 04N 2! CH 4 º 2O 2 º CO 22CH 4 º 4O 2 º 15: 04N 2! CH 4 º 2O 2 º CO 22CH 4 º 4O 2 º 15: 04N 2! CH 4 º 2O 2 º CO 22CH 4 º 4O 2 º 15: 04N 2! CH 4 º 2O 2 º CO 22CH 4 º 4O 2 º 15: 04N 2! CH 4 º 2O 2 º CO 22CH 4 º 4O 2 º 15: 04N 2! CH 4 º 2O 2 º CO 22CH 4 º 4O 2 º 15: 04N 2! CH 4 º 2O 2 º CO 22CH 4 º 4O 2 º 15: 04N 2! CH 4 º 2O 2 º CO 22CH 4 º 4O 2 º 15: 04N 2! CH 4 º 2O 2 º CO 22CH 4 º 4O 2 º 15: 04N 2! CH 4 º 2O 2 º CO 22CH 4 º 4O 2 º 15: 04N 2! CH 4 º 2O 2 º CO 2
º 2H 2 O º 15: 04N 2 º 2H 2 O º 15: 04N 2 º 2H