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Química dos Biocombustíveis Poder calorífico dos Combustíveis Valentim M B Nunes Unidade Departamental de Engenharias Instituto Politécnico de Tomar, Abril,

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1 Química dos Biocombustíveis Poder calorífico dos Combustíveis Valentim M B Nunes Unidade Departamental de Engenharias Instituto Politécnico de Tomar, Abril, 2012 CET: ESTTEB-TMR3

2 A combustão é uma reação química com o oxigénio (comburente), com a conversão de energia química em energia térmica, onde o combustível é, geralmente, o carbono ou um composto de carbono, tais como hidrocarbonetos e compostos orgânicos oxigenados. As reações de combustão completa destes são as seguintes: Combustão Carvão: C + O 2 CO 2 Hidrocarbonetos: C x H y + (2x+y/2) O 2 x CO 2 + y/2 H 2 O Compostos Oxigenados - Monoálcoois: C x H y O z + (3x/2) O 2 x CO 2 + y/2 H 2 O

3 Exercício 1 Escrever a equação química para a reacção de combustão completa do octano. Exercício 2 Escrever a equação química para a reacção de combustão completa do etanol Exercício 3 Escrever a equação química para a reacção de combustão completa do biodiesel (RCOOCH 3 ).

4 Podemos considerar duas formas de definir o poder calorífico: Poder Calorífico Superior (P.C.S) e Poder Calorífico Inferior (P.C.I). Poder Calorífico Superior (P.C.S): O P.C.S é dado pela soma da energia libertada na forma de calor e a energia gasta na vaporização da água que se forma numa reacção de combustão. Poder Calorífico Inferior (P.C.I): O P.C.I é apenas a energia libertada na forma de calor. Para combustíveis que não contenham hidrogénio na sua composição, o valor de P.C.S é igual ao do P.C.I, porque não há a formação de água e não se gasta energia na sua vaporização. O valor de aquecimento ou poder calorífico de uma substância, geralmente um combustível ou alimentos, é a quantidade de calor libertado durante a combustão de um determinado montante do mesmo. O valor calórico é uma característica para cada substância. É medido em unidades de energia por unidade de substância, geralmente massa ou volume, tais como: kcal/kg, kJ/g, kJ/mol ou Btu/m³. Poder calorífico

5 Poder calorífico de diferentes combustíveis Combustível Poder Calorífico Superior (a 25ºC e 1 atm) Poder Calorífico Inferior (a 25ºC e 1 atm) Hidrogénio141,86 kJ/g119,93 kJ/g Metano55,53 kJ/g50,02 kJ/g Propano50,36 kJ/g45,6 kJ/g Gasolina47,5 kJ/g44,5 kJ/g Gasóleo44,8 kJ/g42,5 kJ/g Metanol19,96 kJ/g18,05 kJ/g

6 O poder calorífico é também uma propriedade físico-química muito importante para os biocombustíveis. O valor calorífico do diesel é 46 MJ/kg, do biodiesel é 33–40 MJ/kg e de óleo vegetal (de colza) é 36.9 MJ/kg. Biocombustíveis

7 Exercício 4 Sabendo que o H comb (CH 4 ) = kJ.mol -1, calcular o P.C.S e o P.C.I do metano. Exercício 5 Sabendo que o H comb (etanol) = kcal.mol -1, calcular o P.C.S e o P.C.I do etanol.

8 Exercício 6 Qual o volume de etano (C 2 H 6 ) medido a 23 °C e 752 mmHg que é necessário para aquecer 8.55 kg de água de 25 °C a 98 °C? Exercício 7 O gás natural é essencialmente constituído por metano. Qual o volume de gás natural, fornecido a uma pressão de 20 mbar, necessário para aquecer um volume de 3 m 3 de água desde a temperatura ambiente de 25 °C até cerca de 37 °C?


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