Quanta água é produzida no escape do jato?

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Se um jato tiver uma eficiência típica de combustão, qual quantidade equivalente de água líquida será criada por galão de combustível a jato ou querosene. Uma resposta aceitável pode ser uma relação em peso ou volume com o combustível original não queimado. Por exemplo, uma resposta pode ser 1 parte em 50 por volume ou 1 / 4oz por libra é convertida em água.

Uma resposta no volume de "vapor de água" deve ser evitada porque o volume de gás muda drasticamente com a altitude (pressão) e temperatura.

Se você também puder mostrar uma comparação para a gasolina, isso seria ainda melhor.

    
por jwzumwalt 05.07.2018 / 11:33

3 respostas

Combustíveis típicos consistem principalmente em carbono (C) e hidrogênio (H). A quantidade de água que será produzida pela combustão depende da proporção de carbono para hidrogênio. Tomando um combustível geral com uma razão de hidrogênio para átomo de carbono (relação H / C) de $ r $, a combustão se parece com

$$ CH_r + \ left (1+ \ frac {r} {2} \ right) O_2 \ rightarrow CO_2 + \ frac {r} {2} H_2O $$

Para combustíveis a gasolina, a relação H / C parece estar em torno de 1.8 ; para combustíveis a querosene, em torno de 1.9 . Com base nesses dados, os combustíveis de querosene produzem um pouco mais de água do que os combustíveis da gasolina, em quantidades molares.

Podemos converter isso em peso usando os pesos molares de carbono, hidrogênio e oxigênio, que são aproximadamente 12, 1 e 16 gramas por mole, respectivamente. Podemos então descobrir que teremos

$$ m_ \ textrm {fuel} = 12 + r \\ m_ \ textrm {água} = \ frac {r} {2} \ cdot (2 + 16) $$

ou, uma relação de massa água-combustível de

$$ \ frac {m_ \ textrm {água}} {m_ \ textrm {combustível}} = \ frac {9 \ cdot r} {r + 12} $$

Para a gasolina, isso significaria cerca de 1,17 kg de água por kg de combustível. Para o querosene, é cerca de 1,23 kg de água por kg de combustível.

Uma pequena nota lateral: Eu encontrei taxas de H / C muito diferentes para as gasolinas, variando de 1,3 a 2,1. Não sei se isso é baseado em variações reais (por exemplo, o benzeno tem um H / C de 1, mas o hexano 2.33, apesar de ter o mesmo comprimento de cadeia de carbono de 6) ou se minha busca rápida de literatura produziu resultados falsos. O valor para os querosenes (e os relacionados com os combustíveis diesel) parece ser bastante estável em torno de um pouco acima de 1,9.

    
05.07.2018 / 13:50

Segundo a Wikipedia Querosene consiste em moléculas contendo 10,16 átomos-C. Assumindo que as moléculas são principalmente Alkanes com a fórmula $ C_nH_ {2n + 2} $:

$ C_ {10} H_ {22} $: 10 * 12g + 22g = 142g Alkane contém 22g H que queima para 22g + 11 * 16g = 198g $ H_2O $ Rácio Água / Querosene = 198/142 = ca. 1,39

$ C_ {16} H_ {34} $: 16 * 12g + 34g = 226g Alkane contém 34g H que queima até 34g + 17 * 16g = 306g $ H_2O $ Proporção Água / Querosene = 306/226 = ca. 1,35

Ou seja. você obtém algo entre 1,35g e 1,39g de água por 1g de querosene.

Comparação com a gasolina: A principal diferença da Gasolina é que as cadeias moleculares são mais curtas (4-12 átomos-C). Ou seja A relação H / C será maior, ou seja, a gasolina produzirá mais água por combustível do que o querosene.

    
05.07.2018 / 12:08

Existem pequenas variáveis que tornam o cálculo um pouco inexato, mas essa ilustração mostra uma relação 1: 1.24 .

    
05.07.2018 / 14:23