Uma amostra contendo água encontra-se em seu ponto de congelamento normal. Após ter aumentado a pressão à temperatura constante, que fase está presente?
Passo 1
O enunciado diz que temos uma amostra de água exatamente na sua temperatura de congelamento normal, isto é,
e
, onde sólido (gelo) e líquido (água) estão em equilíbrio. Para responder qual fase permanece após aumentar a pressão à temperatura constante, vamos usar o diagrama de fases da água e a equação de Clapeyron que descreve o equilíbrio entre sólido e líquido.
Passo 2
A equação de Clapeyron para a transição fusão–solidificação é
Na fusão da água temos
. Como o gelo ocupa mais volume que a água líquida
, segue que
Logo
, ou seja, a curva de fusão (solidificação) da água tem inclinação negativa no diagrama de fases.
Passo 3
Como a inclinação da curva fusão–solidificação é negativa, ao aumentarmos a pressão mantendo
a condição de equilíbrio desloca-se no diagrama para o lado do líquido (fase de menor volume). Isso significa que o gelo derrete sob pressão elevada à mesma temperatura.
Resposta
A fase presente será a água líquida.