Estequiometria na engenharia: combustível sólido para ônibus espaciais

ESTEQUIOMETRIA NA ENGENHARIA: COMBUSTÍVEL SÓLIDO PARA ÔNIBUS
ESPACIAIS

INTRODUÇÃO:
Para um ônibus espacial de 2,05 milhões de kg decolar da plataforma até a órbita de 185 a 643 km acima da Terra, ele usa os seguintes componentes: dois propulsores de foguetes de combustível sólido (SRB) - essenciais para o lançamento tanque de combustível externo (ET) carrega o combustível para o lançamento módulo - carrega os astronautas e a carga

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Ao contrário dos automóveis, que são movidos pelo calor gerado dentro do motor, os veículos espaciais são movidos pelo impulso gerado pelos gases produzidos durante a combustão. E ao contrário dos automóveis, as naves precisam levar tanto o combustível quanto o oxidante. Em um ônibus espacial, os dois foguetes laterais (SRB) estão cheios de combustível sólido. Esse combustível é formado por alumínio em pó (o combustível), perclorato de amônio (o agente oxidante, que também é um combustível). Depois de serem ejetados, entra em operação os motores da nave e eles passam a queimar o combustível que fica armazenado no tanque de combustível externo (ET), preso embaixo do ônibus espacial. Dentro desse tanque ficam armazenados hidrogênio e oxigênio líquidos, que quando queimam produzem vapor de água

PROBLEMA
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Os Foguetes impulsionadores de combustível sólido do ônibus espacial são baseados na seguinte reação entre o perclorato de amônio e o alumínio:

3NH4ClO(s) + 3Al(s)

Al2O3(s) + AlCl3(g) + 3 NO(g) + 6H2O(g)

Como se trata de uma viagem de ônibus espacial não se pode ter excedentes no combustível, por isso a estequiometria se faz necessária, é preciso calcular a quantidade correta de perclorato de amônio e de para cada grama de alumínio.

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Fazendo para 1kg de combustível

MNH4ClO4 + MAl = 1000g Sabendo que a massa do NH4CLO4 é 117,76 g/mol, e a do Al é 26,98 g/mol

MNH4ClO4 MAl

= 117,49 g = 4,355 26,98 g

MNH4ClO4 + MAl = 1000g MNH4ClO4 = 4,355.Mal Ou seja, cada perclorato de amônio