Ano 2021#quimica#fase2#discursiva

Sobre o tema

Este problema aborda a termoquímica aplicada a motores de combustão interna, envolvendo cálculo de vazão de ar e composição de gases de escape. A combustão de octano (C8H18) em um motor de 6 cilindros, com reações completas e incompletas, exige o uso de estequiometria, leis dos gases ideais e balanços de energia. O entendimento das reações de combustão e do ciclo termodinâmico é fundamental para engenheiros e químicos, especialmente em projetos de motores mais eficientes e menos poluentes.

Tópicos relacionados

  • Combustão completa e incompleta de hidrocarbonetos
  • Lei dos gases ideais e vazão volumétrica
  • Balanço de energia e temperatura de chama
  • Estequiometria de reações de combustão
  • Ciclo Otto e eficiência de motores

Enunciado

Um motor de 6 cilindros e volume total de 5.700 cm3, utilizado em viaturas leves e blindadas, consome 0,5g do combustivel gasoso de composicao media C8H18, em cada cilindro, por segundo de operacao.

Consideracoes:
- o ciclo termodinamico do motor compreende o funcionamento em 4 tempos: admissao, compressao, combustao e exaustao (escape);
- o motor executa 10 ciclos por segundo, ou seja, a mistura de ar e combustivel enche os cilindros e depois e comprimida 10 vezes por segundo;
- a mistura ar e combustivel e introduzida a temperatura de 100 graus C, ate que a pressao seja de 1 atm em cada cilindro;
- 20,0% da quantidade de combustivel sofre combustao incompleta, sendo convertida em CO(g);
- 80,0% da quantidade de combustivel sofre combustao completa, sendo convertida em CO2(g);
- a mistura de ar e combustivel comporta-se como gas ideal;
- as capacidades calorif?cas molares sao independentes da temperatura; e
- as entalpias de formacao a 25 graus C.

Determine:
a) a vazao da entrada de ar no motor, em m3/s; e
b) a composicao percentual molar dos produtos e a temperatura de combustao, em K.

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Perguntas frequentes

Qual é a diferença entre combustão completa e incompleta?

Na combustão completa, o hidrocarboneto reage com oxigênio suficiente para formar CO2 e H2O. Na incompleta, forma-se CO (monóxido de carbono) ou fuligem devido à falta de oxigênio.

Como calcular a vazão de ar necessária para a combustão?

A vazão de ar é obtida a partir da quantidade de combustível queimado por segundo, da estequiometria da reação e da densidade do ar, usando a lei dos gases ideais para converter massa em volume.

O que é temperatura de combustão adiabática?

É a temperatura máxima atingida pelos produtos da combustão quando não há perda de calor para o ambiente, calculada a partir do balanço de energia entre a entalpia dos reagentes e produtos.

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