[ITA 2017] Sobre um motor pulso jato como o ap...

29 ITA 2017 - Química

Sobre um motor pulso jato como o apresentado na Questão 15, considere verdadeiras as seguintes afirmações.

I. A temperatura de fusão do material que compõe a câmara de combustão é $1500 K$ , e acima de $1200 K$ o material do motor começa a sofrer desgaste considerável pelos gases de combustão,
II. O material do motor resiste a pressões de até $30 atm$ ,
III. O motor opera, em cada ciclo termodinâmico, com $0, 2 mol$ de uma mistura de gases com comportamento ideal, iniciando o ciclo em pressão atmosférica e a temperatura de $300 K$ .

a) A partir destas informações e considerando que se deseja obter, de forma segura, o máximo de trabalho por ciclo, quais devem ser a pressão e a temperatura no ponto de intersecção entre os processos I e II do ciclo termodinâmico (vide Questão 15)?

b) Na mistura de gases que opera em cada ciclo há uma fração de combustível, o qual tem a reação de combustão dada por: $CH X_{4} X_{(g)} + 2 O X_{2} X_{(g)} CO X_{2} X_{(g)} + 2 H X_{2} O X_{(g)} Q_{V} = 45 kJ \cdot g^{- 1}$ em que $Q_{V}$ é o calor liberado a volume constante, por grama de metano. Considerando a capacidade calorífica molar a volume constante da mistura de gases igual a $25 J \cdot K^{- 1} \cdot mol^{- 1}$ , qual é a massa de metano utilizada pelo ciclo projetado no item anterior?