4 - Entalpias de Formação e de Combustão

Transcrição

1 1 Obje<vos 2 CombusAveis e Combustão 3 Processos de Combustão Teóricos e Reais 4 - Entalpias de Formação e de Combustão 5 Poder Calorífico 6 Análise de 1a. Lei dos Sistemas Reagentes 7 Sistemas Abertos em Regime Permanente 8 Sistemas Fechados 9 Tempertura de Chama Adiabá<ca

2 Em uma reação química, ligações atômicas se rompem e novas ligações se formam (dando origem a novos compostos) Em geral, a energia química associada às ligações é diferente para os reagentes e produtos Portanto, as variações de energia entre reagentes e produtos devem ser levadas em conta em um balanço de energia

3 Durante uma reação, a variação da energia de um sistema se deve a uma mudança de estado e a uma alteração na composição química Se o estado dos produtos (ex. p,t) for o mesmo que o dos reagentes: Nesse caso, a variação da energia do sistema é decorrente apenas das variações na composição química

4 O calor liberado durante uma combustão (processo exotérmico) é dado pelo balanço de energia no processo (base molar) (entalpia de combustão de 1 kmol de combustível) A entalpia de combustão é a diferença entre a entalpia dos produtos em um estado especificado e a entalpia dos reagentes no mesmo estado, para uma reação completa (em um processo em regime permanente) (pode ser determinada experimentalmente)

5 A entalpia de formação é a energia liberada (ou absorvida) à medida que um composto é formado a par<r de seus elementos estáveis em um dado estado. Este conceito pode ser usado para se es<mar a entalpia de combustão Para calcular a entalpia de formação de um produto, atribuímos o valor de referência zero à entalpia de formação de todos os elementos estáveis. (O 2,N 2,H 2,C e S) a 25 o C e 1 atm

6 Note que a entalpia de combustão do C é igual à entalpia de formação do CO 2 (porque são nulas as entalpias de formação do C e do O 2 ) Note o sinal nega<vo indicando que kj são liberados quando 1 kmol de C e1 kmol de O 2 são combinados para formar 1 kmol de CO 2 Valores de entalpia de formação estão tabelados para várias substâncias

7 Note a presença de dois valores para a entalpia de formação da água: (g) e (l). EMC- 5418

8 Note a presença de dois valores para a entalpia de formação da água: (g) e (l). O valor (g) corresponde à formação de água no estado gasoso a 25 o C e 1 atm ( kj/kmol) O valor (l) corresponde à formação de água no estado líquido a 25 o C e 1 atm ( kj/kmol) A diferença entre as duas entalpias de formação é a entalpia de vaporização da água a 25 o C: ~44000 kj/kmol Ou seja, mais calor é liberado quando a água é condensada na sua formação a par<r de H 2 e O 2.

9 1 Obje<vos 2 CombusAveis e Combustão 3 Processos de Combustão Teóricos e Reais 4 - Entalpias de Formação e de Combustão 5 Poder Calorífico 6 Análise de 1a. Lei dos Sistemas Reagentes 7 Sistemas Abertos em Regime Permanente 8 Sistemas Fechados 9 Tempertura de Chama Adiabá<ca

10 Poder Calorífico de um combusavel é a entalpia de combustão em kj/kg (é a quan<dade de calor liberada por unidade de massa quando o combusavel é queimado completamente e os produtos voltam ao estado dos reagentes) PCI (LHV): Poder calorífico inferior Quando a água dos produtos se encontra no estado vapor PCS (HHV): Poder calorífico superior Quando a água dos produtos se encontra no estado líquido A diferença entre os dois é o calor de vaporização da água que sai nos produtos PCI e PCS também são tabelados

11 Determine a entalpia de combustão do octano líquido (C 8 H 18 ) a 25 o C e 1 atm, usando dados tabelados da entalpia de formação. Admita que a água dos produtos se encontra na fase líquida. Solução: Como os reagentes e os produtos estão no estado de referência padrão (25 o C e 1 atm), as entalpias de formação dos elementos estáveis N 2 e O 2 são nulas. A entalpia de combustão é dada pelo balanço de energia:

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