Estudo da equação de combustão da combustão completa de um hidrocarboneto aplicado ao controle da poluição de motores.
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Partimos da fórmula genérica da combustão completa de alcanos:
CnH(2n+2) + (3n+1)/2*(O2+3.76N2) –> nCO2 + (n+1)H2O+(3n+1)/2*3.76N2
1) Estudo de volume da equação de combustão completa:
Considerando os gases de exaustão no CNPT.
1 25 gás toupeira = L
Vamos falar sobre a combustão de um mol de combustível CnH (2n + 2)
A equação anterior, portanto, nos dá o escape:
25n L CO2
25 (n + 1) L H2O
25 (3n 1 +) / 2 3.76 * L N2
Um total de 25n 25 + (n + 1) + 25 (3n 1 +) / * 2 3.76 25 = (7.64n 2.88 +) = n + 191 72 L gás.
Nota: Para n = 0, os 72 L correspondem ao mol de H2O e aos 1.88 mol de N2 resultantes da combustão do hidrogênio puro.
Para um dado alcanos por isso temos respectivamente:
25n / (191n 72 +)% de CO2
25 (n + 1) / (191n 72 +)% de H2O
(25(3n+1)/2*3.76)/(191n+72) % de N2
A divisão por 25 simplificar fórmulas.
Isso é válido no caso de combustão completa (sem criação de CO ou partículas) e ideal (sem criação de Nox)
2) Estudo de massa da equação de combustão completa:
Vamos estudar as rejeições em massa da equação completa.
[CO2]=12+2*16=44 g/mol
[H2O] = 2 1 * + = 16 18 g / mol
[N2] = 2 14 * = 28g / mol
O cálculo sobre o N2 é inútil no caso de uma combustão ideal (sem criação de Nox) já que este elemento não intervém, é um gás inerte.
por conseguinte, as respectivas massas seria:
para CO2: 44n
para H2O: 18 (n + 1)
Aplicação à gasolina (octanagem pura). n = 8
[C8H18] = 8 12 * + = 18 1 114 * g / mol.
A massa de CO2 liberada por mole de octanagem consumida é: 44 * 8 = 352 g.
A massa de H2O liberada por mole de octano consumido é: 18 (8 + 1) = 162 g.
A relação entre o consumo de gasolina e as emissões de CO2 é 352/114 = 3.09
Como a unidade de volume é mais comum quando se fala em combustível, é preferível converter essa relação em gramas de CO2 por litro de gasolina consumida.
Sabendo que a densidade da gasolina é de 0.74 kg / le que 1 grama de gasolina queimada rejeita 3.09 gramas de CO2, chega-se a: 0.74 * 3.09 = 2.28 kg de CO2 por litro de gasolina queimada.
Esses 2.28 kg ocupam um volume de 2280/44 * 25 = 1295 L de CO2 liberado por litro de gasolina consumida.
O mesmo se aplica a H2O: a relação entre o consumo de gasolina e as emissões de CO2 é 162/114 = 1.42
portanto: 0.74 * 1.42 = 1.05 kg de H2O por litro de gasolina queimada.
Conclusão
Um veículo que consome 1 litro de gasolina rejeitará, portanto, pouco mais de um quilo de água e 2.3 kg de CO2.
A água se condensará muito rapidamente, diretamente ou na forma de nuvem, e voltará à forma líquida muito rapidamente (porque não devemos esquecer que o vapor d'água é um gás de efeito estufa muito bom, muito mais "poderoso" que a água. CO2), não é o caso do CO2, que tem uma vida útil de cerca de 100 anos.
Para outros combustíveis, basta substituir on pelo combustível usado. Por exemplo, o gasóleo é constituído por alcanos com um n que varia entre 12 e 22. Também seria interessante calcular as emissões de CO2 em relação à energia fornecida por um determinado combustível. Este pode ser o assunto de outra página.
De qualquer forma, seguiremos um artigo com o estudo da combustão incompleta (criação de CO) e não ideal (criação de Nox)