Vídeo Aula #139: Introdução a Química - Matéria e Estados Físicos

Gaseificação

O processo de gaseificação não se refere apenas a uma mudança de estado físico, mas sim à transformação química de combustíveis sólidos ou líquidos em um gás de síntese, que é uma mistura de gases combustíveis. Esse gás de síntese pode ser inflamado diretamente, para produção de energia, ou então resultar em matéria-prima de outros compostos de origem industrial, como derivados do plástico, por exemplo, os quais podem também resultar em combustíveis, mas em outro estado físico da matéria.

É comum encontrarmos associações da biomassa com uma gaseificação, processo esse que consiste na utilização desta fonte natural de energia. Portanto, de modo mais aprofundado, pode-se compreender uma gaseificação como sendo “a conversão de combustíveis sólidos em gasosos, por meio de reações termoquímicas, envolvendo vapor quente e ar, ou oxigênio, em quantidades inferiores à estequiométrica (mínimo teórico para a combustão). Há vários tipos de gaseificadores, com grandes diferenças de temperatura e/ou pressão. Os mais comuns são os reatores de leito fixo e de leito fluidizado. O gás resultante é uma mistura de monóxido de carbono, hidrogênio, metano, dióxido de carbono e nitrogênio, cujas proporções variam de acordo com as condições do processo, particularmente se é ar ou oxigênio que está sendo usado na oxidação”.

No que se refere às tecnologias de gaseificação, hoje várias são acessíveis, sendo que a maioria delas ainda utiliza como comburente o gás oxigênio (O₂), mas em quantidades baixas. Sabe-se que atmosferas ricas em O₂ dão origem a combustões completas (com formação de gás carbônico como um dos derivados), já atmosferas deficientes em O₂ podem dar origem a combustões incompletas (com formação de monóxido de carbono ou mesmo ao carvão sólido, que também é combustível). Dessa forma, o principal componente de partida de uma gaseificação passa a serem materiais ricos em carbono.

Ao ser usada em indiscriminadamente, “a gaseificação possui algumas desvantagens técnicas que devem ser levadas em consideração: a tecnologia é mais complicada que a queima direta e deve-se ter especial atenção com os aspectos de segurança, uma vez que o gás produzido é tóxico. Portanto a instalação dos gaseificadores deve ser feita de forma a evitar vazamentos e em locais bem ventilados. Deve-se considerar ainda a redução da eficiência do sistema de gaseificação, que ocorre devido à perda de calor e ao consumo de energia nos ventiladores. Instalações de pequena escala tem uma má reputação por apresentarem falhas frequentes. A maioria dos problemas ocorrem no manuseio do combustível e na limpeza dos gases. A razão disto é devido ao fato que as instalações para gaseificação não são tratadas como sistemas integrados”.

 

Fonte:  http://www.infoescola.com/reacoes-quimicas/gaseificacao/

O Fogo Possui Estado Físico?

 

Para um material se classificar como sólido, líquido ou gasoso, ele precisa primeiramente ter matéria, esse não é o caso do fogo, considerando que se trata de uma forma de energia. A dúvida surgiu com a proposta de que o fogo teria dois estados físicos: gasoso e plasma.

Para quem não conhece, o plasma se caracteriza pela presença de íons superaquecidos que constituem o chamado gás ionizado, uma forma diferente do estado gasoso. Cientistas o batizaram de quarto estado físico da matéria. Na composição das estrelas, do cosmo, podemos encontrar matéria nesse estado.

Não é preciso ir ao espaço para ver de perto, podemos encontrar substâncias no estado físico de plasma em nossa própria casa, um exemplo é o material presente no interior das lâmpadas fluorescentes (lâmpadas de Tungstênio).

Retomando as propriedades físicas do fogo, como sabemos, trata-se de uma energia liberada pela reação de oxidação entre um combustível e um comburente, dando origem às reações de combustão. Se você reparar nas chamas produzidas durante o processo, vai notar a presença da coloração azul e vermelha.

Essa foi a questão que deu espaço para a suposição de que no fogo poderíamos encontrar matéria em dois estados físicos: a chama vermelha estaria no estado gasoso e a azul no estado de plasma. Mas como já vimos, o fogo é energia e não se encaixa nessa classificação.

A diferença na coloração implica na intensidade da chama, as chamas azuis são mais quentes, podemos conferir esta propriedade no fogão da nossa cozinha: a chama produzida tem coloração azul. 

Fonte:http://www.mundoeducacao.com.br/quimica/o-fogo-possui-estado-fisico.htm

Estado Físico dos Combustíveis

Combustível se define como qualquer corpo cuja combinação química com outro seja exotérmica. Tendo por base o seu estado físico, eles podem classificar-se em sólidos, líquidos e gasosos.
Combustíveis Sólidos
Podem ter em sua composição C, H₂ , O₂ , S (carbono, hidrogênio, oxigênio, enxofre), sendo que todos estes elementos sofrem combustão facilmente. Entre os combustíveis sólidos temos a lenha, serragem, bagaço de cana, etc, os quais são empregados em indústrias para manter o funcionamento de máquinas.
O grande inconveniente desse tipo de combustível é a erosão que ele provoca nos pistões, válvulas, cilindros, etc. Isto acontece porque os produtos da combustão contêm partes muito duras, que ao se depositarem nestes locais causam estragos.
Combustíveis Líquidos

Podem ser encontrados na forma mineral ou não mineral. Os combustíveis líquidos minerais são obtidos pela refinação do petróleo, destilação do xisto betuminoso ou hidrogenação do carvão. Os mais usados são a gasolina de fórmula molecular C₈H₁₈ e o óleo diesel (C₈H₁₇).
Os combustíveis líquidos não minerais são os álcoois e os óleos vegetais. Entre os álcoois, temos o álcool metílico e o etílico, enquanto que os óleos vegetais são formados de C, H₂, O₂ e N₂.
Combustíveis Gasosos
Além de terem um baixo custo, porque geralmente são gases obtidos como subprodutos, são combustíveis mais homogêneos porque se misturam melhor com o ar. Esta característica contribui para uma melhor distribuição nos cilindros, aumentando o rendimento do motor e também facilitando a partida a frio.
O Gás natural é um combustível gasoso encontrado em locais arenosos que contêm petróleo, este fica armazenado nas profundidades do subsolo. Os principais gases naturais são: Metano (CH₄), Etano (C₂H₆), Dióxido de carbono (CO₂), Nitrogênio (N₂).
Através da refinaria de petróleo é possível obter os GLP (Gases Liquefeitos de Petróleo), gases naturais e subprodutos da destilação: Propano (C₃H₈) e Butano (C₄H₁₀). 

Fonte:http://www.brasilescola.com/quimica/estado-fisico-dos-combustiveis.htm

Forças de Manutenção do Estado Físico

 

Apesar da dificuldade em classificação de alguns materiais, pode-se dizer que os estados físicos da matéria, ou seja, conforme as condições em que se encontram, as substâncias podem se apresentar num dos três estados físicos: sólido, líquido ou gasoso. Por exemplo, “os cientistas classificam o vidro como um sólido amorfo, sem forma - algo como um sólido quase líquido, um meio-termo entre esses dois estados físicos. É a mesma categoria do plástico, por exemplo. A diferença principal entre a solidez de um pote de vidro e a dos chamados sólidos perfeitos é a organização das moléculas que compõem cada um desses objetos”¹.

O estado sólido é caracterizado Por sua forma e volume constantes, e maior proximidade entre suas partículas. O estado líquido apresenta volume constante e forma variável, e maior liberdade de movimento entre as suas partículas do que o estado sólido. Já no estado gasoso, o qual apresenta forma e volume variáveis, as partículas estão mais afastadas umas das outras, possuindo ampla liberdade de movimento.

Ao mencionarmos um estado físico devemos considerar sempre as condições de temperatura e pressão, de modo que o aumento da temperatura favorece o estado gasoso, ao passo que o aumento da pressão irá favorecer o estado sólido. Assim, nas condições ambientes (20°C, 1 atm) a água se apresenta como um líquido, o ferro como um sólido, o oxigênio como um gás. Variando as condições, ou seja, variando a temperatura e/ou a pressão pode ocorrer variação do estado físico.

Desse modo, variando somente a temperatura e mantendo a pressão constante, por exemplo, a pressão atmosférica (1 atm), para o caso da água, do ferro e do oxigênio, temos:            

	SÓLIDO	LÍQUIDO	GASOSO
água	Abaixo de 0°C	Entre 0°C e 100°C	Acima de 100°C
ferro	Abaixo de 1500°C	Entre 1500°C e 3000°C	Acima de 3000°C
oxigênio	Abaixo de -210°C	Entre -183°C e -210°C	Acima de -183°C

Dessa forma, todas as substâncias, sejam simples ou compostas, podem se apresentar nos estados sólido, líquido ou gasoso, de acordo com variações na temperatura e pressão. De acordo com a tabela acima, a qual aborda apenas o fator “temperatura” por considerar todos os processos adiabáticos (que ocorrem em pressão constante), pode-se notar as diferenças entre os pontos de mudança de estado nos materiais considerados, o que se deve basicamente à intensidade da forma de interação molecular entre suas partículas constituintes. No caso, as forças de natureza molecular, ou seja, intermoleculares, que diferenciam-se consideravelmente daquelas de natureza intramolecular.

Fonte: http://www.infoescola.com/quimica/forcas-de-manutencao-do-estado-fisico/