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Mistura de gases

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Resolvido Mistura de gases

Mensagem por magcamile Seg 06 maio 2019, 13:45

UPE-SSA 2/2017) Os biodigestores são equipamentos que 
reaproveitam resto de alimentos e excrementos de animais, 
misturados com uma pequena quantidade de água. Essa matéria 
orgânica é decomposta pela ação de bactérias anaeróbicas, 
levando à produção de biofertilizantes e de biogás. O biogás é 
constituído, principalmente, por metano (CH4) e gás carbônico 
(CO2), além de conter traços de nitrogênio (N2), oxigênio (O2) e 
gás sulfídrico (H2S). Esse produto é um importante combustível 
gasoso. Quando queimado, libera uma considerável quantidade 
de energia. 
Aproveitando-se da demanda de matéria orgânica e da 
simplicidade do processo de fabricação, foi construído um 
biodigestor em uma pequena granja. O equipamento forneceu 
energia para a produção de fertilizante, utilizado nas plantações 
de milho e feijão, e de biogás, empregado para aquecer os ovos 
nas incubadoras.
Considerando-se que o biogás produzido na granja apresenta 
uma proporção de 70% de metano e de 30% de gás carbônico, 
tendo sido coletado em um recipiente de 200 L, com pressão 
total de 80 atm, pergunta-se: a pressão parcial do metano na 
mistura e a energia, aproximada, liberada em forma de calor, 
para a incubadora, quando todo o biogás coletado no cilindro é 
queimado seriam respectivamente? 
Dados: H = 1 g/mol; C = 12 g/mol; O = 16 g/mol; S = 32 g/mol. 
Dado para o Metano,
∆Hcombustão = – 890,4 kJ/mol e T = 27º,
R = 0,082 atm ⋅ L/mol ⋅ K
A) 22,4 atm e 305.500 kJ
B) 28,0 atm e 611.000 kJ
C) 56,0 atm e 405.400 kJ
D) 70,0 atm e 810.800 kJ
E) 35,0 atm e 202.900 kJ

Minha dúvida está na determinação da energia liberada
Na resolução consta P. V = n.R.T
P=80
V=140
T=300

Resolvendo: n= 455,3
(-890,4) * (455,3) = 405.400 kJ

Pq foi usada a pressão total(=80) e não a pressão parcial (=56) ????
Não fez sentindo pra mim, já que em V foi usado o volume de metano apenas.


Última edição por magcamile em Qui 09 maio 2019, 09:48, editado 1 vez(es)
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Resolvido Re: Mistura de gases

Mensagem por folettinhomed Qua 08 maio 2019, 12:59

Resolvi de outra forma, não levando em conta a pressão parcial para determinar a quantidade total de energia liberada, já que foi pedido a energia quando todo o biogás é queimado (ch4 + co2).

CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O               ΔHcombustão = -890,4 KJ/mol

Inicialmente é preciso converter 27°C em K:
K = °C + 273
K = 27 + 273 = 300 K

P . V = n . R. T
80 . 200 = n . 0,082 . 300
160 / 0,246 = n
n = 650,4 mols de CH4 e CO2

Essa quantidade de mols é a da mistura entre metano e gás carbônico. No entanto, sabemos que há 70% de metano na mistura. Então para saber o n° de mols de metano, basta realizar uma regra de três:

100% ------ 650,4 mol
70% --------- x

x = (70 . 650,4) / 100
x = 455,28 mols de CH4

Sabemos que a queima de cada mol de metano libera 890,4 KJ de energia. Para saber a energia total liberada na combustão, basta efetuar outra regra de três:

 1 mol de CH4 ------------------ 890,4 kJ
455,28 mols de CH4 -------- x
x = 455,28 . 890,4
x = 405.381,3 kJ

Dessa forma, foram liberados para a incubadora aproximadamente 405.400 KJ de energia em forma de calor, quando TODO o biogás coletado no cilindro é queimado.

Pressão parcial: 80 atm X 0,7 = 56 atm
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