Para cada um dos seguintes sistemas em equilíbrio, calcule o número de graus de liberdade (L) e prediga de forma razoável suas variáveis intensivas independentes (desconsidere a ionização da água).
sacarose sólida, ribose sólida e uma solução aquosa de sacarose e ribose;

Passo 1

O enunciado pede que apliquemos a Regra de Gibbs (a “Regra da Fase”) para encontrar o número de graus de liberdade
L = C - P + 2
onde C é o número de componentes independentes e P é o número de fases em equilíbrio. Além disso, devemos indicar quais variáveis intensivas bastam para caracterizar cada sistema (por exemplo, temperatura, pressão e composições).

Passo 2

Para sacarose sólida:
– há apenas um componente químico (sacarose), então C=1.
– existe apenas uma fase sólida pura, logo P=1.
Pela regra de Gibbs,
L = C - P + 2 = 1 - 1 + 2 = 2.
Variáveis intensivas independentes razoáveis para definir o estado da sacarose sólida são a temperatura T e a pressão P.

Passo 3

Para ribose sólida o raciocínio é idêntico:
– componente: ribose C=1,
– fase: única fase sólida P=1,
L = 1 - 1 + 2 = 2.
As variáveis intensivas independentes podem ser escolhidas como temperatura T e pressão P.

Passo 4

Para a solução aquosa de sacarose e ribose:
– componentes independentes: sacarose, ribose e água, logo C=3.
– só há uma fase líquida homogênea, então P=1.
Pela regra de Gibbs,
L = 3 - 1 + 2 = 4.
Podemos escolher como quatro variáveis intensivas independentes:
  1. a temperatura T,
  2. a pressão P,
  3. a fração molar (ou massa) de sacarose na fase líquida, x_{\rm sac},
  4. a fração molar (ou massa) de ribose na fase líquida, x_{\rm rib}.
    (As frações satisfazem x_{\rm sac}+x_{\rm rib}+x_{\rm H_2O}=1, mas só precisamos de duas delas como independentes.)

Resposta

Sacarose sólida: L=2. Variáveis: T e P.
Ribose sólida: L=2. Variáveis: T e P.
Solução aquosa de sacarose e ribose: L=4. Variáveis: T, P, x_{\rm sac} e x_{\rm rib}.

Exercícios relacionados