A 200^circ C, uma liga de solda Pb-Sn 50: 50, existe como duas fases, um sólido rico em chumbo e um líquido rico em estanho. Calcule os graus de liberdade para essa liga e comente seu significado prático.

Passo 1

O enunciado trata de uma liga binária Pb–Sn (ou seja, número de componentes C=2) que, a 200 ^circC, se apresenta em duas fases em equilíbrio: um sólido rico em Pb e um líquido rico em Sn. Para encontrar o número de graus de liberdade dessa mistura usamos a regra das fases de Gibbs.

Passo 2

Na forma reduzida (pressão constante, tipicamente 1 atm) a regra de Gibbs diz:
F ;=; C ;-; P ;+;1
onde
bul<=t F = número de graus de liberdade (variáveis intensivas que podemos ajustar independentemente),
bul<=t C = número de componentes (aqui 2),
bul<=t P = número de fases em equilíbrio (aqui 2).

Passo 3

Substituindo na fórmula:
F ;=; 2 ;-; 2 ;+; 1 ;=; 1

Passo 4

Interpretando esse resultado:
– Como F=1, há apenas uma variável intensiva livre na qual podemos mexer sem sair do regime de equilíbrio.
– Na prática, isso significa que se a pressão é fixa em 1 atm, a temperatura e as composições de cada fase não podem variar independentemente — ao escolhermos a temperatura, determinamos automaticamente as composições do sólido e do líquido, e vice-versa.
– O único “grau de liberdade” restante é a fração (ou razão) entre as quantidades de sólido e líquido, que pode variar segundo a regra da alavanca.

Resposta

O sistema é univariant ( F=1). Na prática, com pressão fixa, só podemos variar livremente a fração das fases; temperatura e composições das fases ficam vinculadas entre si.

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