Para cada uma das condições a seguir, indique que fase da água (sólida, líquida ou gasosa) tem menor potencial químico:
e 500 atm ;
Passo 1
O enunciado pede, para água a
e
, qual das fases (sólida, líquida ou gasosa) tem menor potencial químico. O conteúdo envolve equilíbrio de fases, potencial químico e a variação da temperatura de fusão com a pressão (equação de Clapeyron).
Passo 2
Aplicamos a equação de Clapeyron para o equilíbrio sólido–líquido,
onde
e
. Para a água:
logo
A entalpia de fusão é
a
, então
Portanto
Para um aumento de
, a depressão de fusão é
Isto é, a
a água congela a cerca de
.
Passo 3
Como estamos a
, que é acima de
, a fase está no domínio líquido. Em equilíbrio de fases a que tiver menor potencial químico é a fase estável. O gás em alta pressão tem potencial químico elevado, e o sólido em temperatura acima do seu ponto de fusão (aqui
) também tem potencial maior que o líquido.
Resposta
A fase líquida tem o menor potencial químico.