Relação ar-combustível estequiométrica
O metano, com um carbono e quatro hidrogênios, precisa de uns 17 kg de ar seco por quilo de combustível para queimar totalmente. Informe os átomos de qualquer combustível CxHy e veja a relação em massa, o oxigênio exigido e o CO2 e água formados. Grátis no seu navegador.
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Exemplo resolvido
- Carbono
- 1
- Hidrogênio
- 4
- Fórmula do combustível
- CH4
- Massa molar do combustível
- 16,04246
- Mols de O2
- 2
- Mols de ar
- 9,5238095238
A relação mássica ar-combustível estequiométrica é a quantidade exata de quilogramas de ar seco necessária para queimar um quilograma de combustível sem oxigênio sobrando nem combustível residual. Para uma unidade de fórmula de hidrocarboneto CxHy, a combustão completa fixa a demanda de oxigênio em C mais H sobre quatro mols de O2 por mol de combustível; o ar seco fornece esse oxigênio a cerca de vinte e um por cento em volume, de modo que os mols de ar se escalam por um sobre zero vírgula vinte e um e se convertem em massa com a massa molar média do ar. Dividir a massa de ar pela massa molar do combustível produz o AFR clássico que engenheiros citam perto de dezessete para o metano e perto de quinze para surrogados típicos de gasolina. Estudantes encontram a derivação em cursos de combustão e termo, calibradores de motores usam-na como âncora de lambda igual a um, e modelos de processo precisam de uma forma fechada sem mapas empíricos. Esta calculadora aceita contagens não negativas de átomos de carbono e hidrogênio, aplica pesos atômicos convencionais fixos e constantes de ar seco, rejeita o caso indefinido quando ambas são zero e devolve a relação mássica ar-combustível junto com a demanda de oxigênio, mols de produtos, fórmula do combustível e o rótulo do método.
Como contagens de carbono e hidrogênio viram um AFR estequiométrico
Parta de um hidrocarboneto puro escrito como CxHy, onde C é a contagem de átomos de carbono e H a de hidrogênio de uma unidade de fórmula do combustível. A combustão completa em oxigênio segue CxHy mais n_O2 de O2 vai a C de CO2 mais H sobre dois de H2O, e o balanço de oxigênio força n_O2 igual a C mais H sobre quatro. Esse único escalar é a demanda estequiométrica de oxigênio por mol de combustível.
Motores e queimadores reais não alimentam oxigênio puro; alimentam ar seco com aproximadamente vinte e um por cento de O2 em volume e, portanto, cerca de quatro vírgula setenta e seis mols de ar para cada mol de O2. Multiplicar n_O2 por esse fator de ar e pela massa molar média convencional do ar seco, tipicamente vinte e oito vírgula noventa e sete gramas por mol, produz a massa de ar requerida por mol de combustível.
A massa de combustível por mol é C vezes a massa atômica do carbono mais H vezes a do hidrogênio, usando os mesmos pesos convencionais fixos de outras calculadoras de química KIT para que os goldens de sala fiquem alinhados. A relação mássica ar-combustível estequiométrica é então massa de ar dividida por massa de combustível; a relação recíproca combustível-ar e a relação mássica oxigênio-combustível puro são reportadas junto por conveniência.
Lambda e a relação de equivalência valem um por definição na estequiometria, porque a calculadora mira combustão completa sem excesso de ar nem sobra rica em combustível. Contagens atômicas negativas são rejeitadas de imediato porque uma fórmula química não pode carregar menos de zero átomos de um elemento. Contagens fracionárias são permitidas quando você modela uma unidade de fórmula média de uma mistura, por exemplo um surrogado de gasolina perto de C8H15, desde que ao menos um elemento contribua com massa positiva.
Onde calculadoras de AFR estequiométrico aparecem no trabalho real
Cursos de combustão do ensino médio e da universidade atribuem exercícios de relação ar-combustível estequiométrica após balancear reações CxHy mais oxigênio, pedindo aos alunos converter contagens atômicas em uma relação mássica e comparar metano perto de dezessete com alcanos mais pesados perto de quinze. Laboratórios automotivos e aeroespaciais usam o AFR estequiométrico como referência de lambda igual a um ao calibrar sensores de oxigênio, definir mapas de marcha lenta ou checar se uma fórmula de combustível surrogado produz uma demanda de ar plausível antes do dinamômetro.
Engenheiros de processo e energia que dimensionam queimadores, caldeiras ou turbinas a gás costumam partir de uma fórmula de projeto do combustível e precisam de uma massa de ar em forma fechada rápida antes de introduzir umidade, recirculação de gases de combustão ou tabelas de mistura multicomponente.
Se mais tarde você precisar de estequiometria de razões molares entre reagentes arbitrários, análise de combustão a partir de massas de produtos CO2 e H2O, ou conversão de unidades de economia de combustível, trate-os como intenções de busca e landings separados em vez de sobrecarregar esta página de calculadora de relação ar-combustível estequiométrica.
Casos de uso
Gabaritos de tarefas e provas de combustão
Converta contagens atômicas CxHy em um único AFR estequiométrico para que professores e avaliadores automáticos compartilhem a mesma verdade de combustão para metano, octano e surrogados.
Checagens de projeto de motores e queimadores
Ancore a demanda de ar em lambda um a partir de uma fórmula de projeto do combustível antes de aplicar fatores de excesso de ar, umidade ou mapas de mistura multicomponente.
Perguntas frequentes
O que é a relação ar-combustível estequiométrica?
É a massa de ar seco necessária para a combustão completa de uma unidade de massa de combustível sem oxigênio em excesso nem combustível residual. Em hidrocarbonetos segue de n_O2 = C + H/4 e ar a cerca de 21% de O2 em volume.
O que acontece se carbono e hidrogênio forem ambos zero?
Sem átomos de combustível a massa molar é zero e a relação ar-combustível é indefinida, de modo que nenhum número é devolvido.
Posso modelar hidrogênio puro ou carbono puro?
Sim. Defina carbono em 0 e hidrogênio em 2 para H2, ou carbono em 1 e hidrogênio em 0 para carbono puro. Exatamente uma das duas contagens pode ser zero; ambas zero é rejeitado.
Quanto custa?
A ferramenta do navegador é gratuita e roda localmente.
Qual composição do ar entra no cálculo?
Ar seco com 21% de oxigênio em volume, ou seja, cerca de 4,76 mols de ar para cada mol de O2, e massa molar média de 28,97 g/mol. A umidade do ar não é considerada.
Ferramentas relacionadas
Para desenvolvedores — acesso via API
Tudo nesta página está disponível via API. Esta seção é para equipes que querem integrar a ferramenta aos próprios sistemas; quem não precisa disso pode simplesmente usar a ferramenta acima.
Endpoint
Autenticação por token Bearer. Um único POST coloca a tarefa na fila; o resultado chega por webhook ou link assinado.
Chame do seu código
curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/chem/stoichiometric-air-fuel-ratio \
-H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{"carbon":1,"hydrogen":4}'const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/chem/stoichiometric-air-fuel-ratio", {
method: "POST",
headers: {
"Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
"Content-Type": "application/json"
},
body: JSON.stringify({
"carbon": 1,
"hydrogen": 4
})
});
const { task_id } = await res.json();import os, requests
res = requests.post(
"https://api.kit.forhosting.com/chem/stoichiometric-air-fuel-ratio",
headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
json={
"carbon": 1,
"hydrogen": 4
},
)
task_id = res.json()["task_id"]<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/chem/stoichiometric-air-fuel-ratio", false, stream_context_create([
"http" => [
"method" => "POST",
"header" => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
"content" => '{"carbon":1,"hydrogen":4}',
],
]));
$task = json_decode($res, true);body := bytes.NewBufferString(`{"carbon":1,"hydrogen":4}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/chem/stoichiometric-air-fuel-ratio", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)Exemplo de requisição
{
"carbon": 1,
"hydrogen": 4
}Exemplo de resposta
{
"task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
"type": "chem.stoichiometric_air_fuel_ratio",
"status": "queued",
"_links": {
"result": "/tasks/tsk_…/result"
}
}A API é assíncrona: cada chamada devolve um task_id na hora. Se preferir polling, consulte o status a até 1 requisição por segundo.
Preço
Preço publicado, sem tokens nem créditos escondidos. Tarefa que falha não é cobrada.
Erros
| HTTP | Código | O que significa |
|---|---|---|
401 | unauthorized | Token ausente ou inválido. Confira o header Authorization. |
402 | insufficient_balance | Saldo insuficiente para esta tarefa. Faça uma recarga e tente de novo. |
404 | unknown_type | Esse tipo de tarefa não existe. Confira o campo type no catálogo. |
429 | rate_limited | Muitas requisições em pouco tempo. Espere um instante e tente de novo. |
Notas técnicas
Como contagens de carbono e hidrogênio viram um AFR estequiométrico
O pipeline é aritmética de ponto flutuante determinística pura: sem sementes aleatórias, sem carimbos de relógio, sem buscas de rede a tabelas vivas de composição do ar e sem deriva de modelo, de modo que contagens idênticas de carbono e hidrogênio sempre produzem o mesmo JSON. Quando carbono e hidrogênio são ambos zero não há massa de combustível e a relação é indefinida, de modo que a requisição falha com invalid_input em vez de inventar infinity ou um denominador zero.
O que você envia e o que recebe de volta
Exemplos clássicos são carbono um e hidrogênio quatro para metano CH4, carbono oito e hidrogênio dezoito para octano C8H18, carbono zero e hidrogênio dois para hidrogênio puro, ou carbono um e hidrogênio zero para carbono puro. Esta capacidade para na relação mássica estequiométrica para uma unidade de fórmula de hidrocarboneto; pontos de operação pobres ou ricos precisam de uma calculadora separada de excesso de ar ou lambda, e combustíveis oxigenados com heteroátomos de nitrogênio estão fora do escopo deste landing CxHy. Envie dois campos obrigatórios: carbon e hydrogen, cada um um número finito não negativo de átomos na unidade de fórmula do combustível CxHy. Ambos os campos podem ser números JSON simples ou cadeias numéricas que façam parse para valores finitos. Campos ausentes, cadeias vazias, valores não numéricos, NaN, Infinity, contagens negativas e o par ambos iguais a zero falham com invalid_input e não são cobrados. Em caso de sucesso a resposta ecoa as contagens de carbono e hidrogênio limpas, uma cadeia fuel_formula como CH4 ou C8H18, fuel_molar_mass em gramas por mol, moles_o2 e moles_air por mol de combustível, moles_co2 e moles_h2o de produtos, mass_air_per_mole_fuel e mass_o2_per_mole_fuel, o air_fuel_mass_ratio primário, o fuel_air_mass_ratio recíproco, oxygen_fuel_mass_ratio, lambda e equivalence_ratio ambos em um, um objeto units, constants_used documentando M_C, M_H, M_O2, M_air e a fração volumétrica de O2, method igual a stoichiometric_air_fuel_mass_ratio, uma cadeia formula da forma fechada e um resumo de reação para combustão completa em ar seco. O preço de chamadas API bem-sucedidas é a base publicada de US$ 0,002 por item; falhas de validação não consomem saldo pré-pago.
Onde calculadoras de AFR estequiométrico aparecem no trabalho real
Como esta capacidade é um motor de parse puro, o preço da API é a base publicada de US$ 0,002 por item bem-sucedido e a validação falha não consome saldo.
Casos de integração
Fixtures de currículo e simuladores
Gere fixtures JSON estáveis para lições de termo e simuladores de motor que precisem de AFR determinístico sem não-determinismo nem tabelas de rede.
Perguntas técnicas
Como funciona esta calculadora de AFR estequiométrico?
Define n_O2 = carbon + hydrogen/4, escala para mols de ar seco com 1/0.21, multiplica por M_air, divide pela massa molar do combustível C×M_C + H×M_H e devolve o AFR mássico com mols intermediários de oxigênio e produtos.