Cap8_Termo

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Universidade Federal de Santa Catarina 
Departamento de Engenharia Mecânica 
EMC 5406 – Termodinâmica Aplicada 
Prof. Jader R Barbosa Jr. 
 
Capítulo 8. Termoquímica 
 
Exercícios Propostos 
 
1. O propano (C3H8) é queimado com 75% de excesso de ar durante um processo de 
combustão. Assumindo a combustão completa, determine a razão ar/combustível. 
Resposta: 27,5 kg de ar/kg de combustível 
 
2. O álcool propílico (C3H7OH) é queimado com 50% de excesso de ar. Escreva a equação da 
reação balanceada para a combustão completa e determine a razão ar/combustível. 
Resposta: 15,5 kg de ar/kg de combustível 
 
3. O butano (C4H10) é queimado com 200% ar teórico. Para uma combustão completa, 
quantos kmol de água devem ser aspergidos na câmara de combustão por kmol de 
combustível se os produtos da combustão devem ter uma temperatura de ponto de orvalho 
de 60ºC para uma pressão dos produtos de 100 kPa? Resposta: 9,796 kmol 
 
4. Um combustível gasoso com análise volumétrica de 60% de CH4, 30% de H2 e 10% de N2 
é queimado completamente com 130% de ar teórico. Determine (a) a razão ar/combustível 
e (b) a fração de vapor d´água que condensaria se os gases do produto fossem resfriados a 
20°C e 1 atm. Respostas: (a) 18,6 kg de ar/kg de combustível (b) 88% 
 
5. O metano (CH4) é queimado com ar seco. A análise volumétrica dos produtos em base seca 
fornece frações de 5,20% de CO2, 0,33% de CO, 11,24% de O2 e 83,23% de N2. Determine 
(a) a razão ar/combustível e (b) a porcentagem de ar teórico utilizado. Respostas: (a) 34,5 
kg de ar/kg de combustível (b) 200% 
 
6. Determine a entalpia de combustão do metano (CH4) a 25°C e 1 atm usando os dados 
tabelados de entalpia de formação. Assuma que a água dos produtos está no estado líquido. 
Resposta: –890.330 kJ/kmol 
 
7. Considere um processo de combustão completa durante o qual os reagentes e os produtos 
são mantidos no mesmo estado. A combustão é efetuada com (a) 100% de ar teórico (b) 
200% de ar teórico e (c) a quantidade quimicamente correta do oxigênio puro. Em qual 
caso a transferência de calor será maior? Explique. 
 
8. O metano (CH4) é completamente queimado com a quantidade estequiométrica de ar 
durante um processo de combustão em regime permanente. Se os reagentes e os produtos 
forem mantidos a 25ºC e 1 atm e se a água dos produtos existe na forma líquida, determine 
a transferência de calor da câmara de combustão durante esse processo. Qual seria sua 
resposta se a combustão fosse atingida com 100% de excesso de ar. Resposta: 890.330 
kJ/kmol 
 
9. O gás benzeno (C6H6) a 25°C é queimado durante um processo de combustão em regime 
permanente com 95% de ar teórico que entra na câmara de combustão a 25°C. Todo o 
hidrogênio do combustível é queimado com H2O, mas parte do carbono queima em CO. Se 
os produtos saírem a 1000 K determine (a) a fração molar do CO nos produtos e (b) a 
transferência de calor da câmara de combustão durante esse processo. Respostas: (a) 2,1% 
(b) 2.112.800 kJ/kmol de C6H6 
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10. Diesel combustível (C12H26) a 25°C é queimado em uma câmara de combustão com 
escoamento em regime permanente com 20% de excesso de ar que também entra a 25°C. 
Os produtos saem da câmara de combustão a 500 K. Assumindo que a combustão é 
completa, determine a vazão em massa do diesel combustível necessária para fornecer 
calor a uma taxa de 2.000 kJ/s. Resposta: 49,5 g/s 
 
11. Uma câmara de combustão fechada foi criada para manter uma pressão constante de 300 
kPa durante um processo de combustão. A câmara de combustão tem volume inicial de 0,5 
m3 e contém uma mistura estequiométrica de gás octano (C8H18) e ar a 25°C. A mistura é 
queimada, e os gases do produto são observados a 1.000 K ao final do processo de 
combustão. Assumindo a combustão completa e tratando reagentes e produtos como gases 
ideais, determine a transferência de calor da câmara de combustão durante esse processo. 
Resposta: 3.610 kJ 
 
12. Um tanque com volume constante contém uma mistura de 1 kmol de gás benzeno (C6H6) e 
30% de excesso de ar a 25°C e 1 atm. O conteúdo do tanque é queimado e todo o 
hidrogênio do combustível queima em H2O, mas apenas 92% do carbono queima em CO2, 
sendo que os 8% restantes formam o CO. Se a temperatura final do tanque for de 1.000 K, 
determine a transferência de calor da câmara de combustão durante esse processo. 
Resposta: 2.200.433 kJ 
 
 
13. O gás acetileno (C2H2) a 25°C é queimado durante um processo de combustão com 
escoamento em regime permanente com 30% de excesso de ar a 27°C. Observa-se que 
75.000 kJ de calor são perdidos da câmara de combustão para a vizinhança por kmol de 
acetileno. Assumindo a combustão completa, determine a temperatura de saída dos gases 
do produto. Resposta: 2.301 K 
 
14. O gás octano (C8H18) a 25°C é queimado em regime permanente com 30% de excesso de 
ar a 25°C, 1 atm e 60% de umidade relativa. Assumindo a combustão completa e 
adiabática, calcule a temperatura de saída dos gases do produto. Resposta: 1.991 K