Calcule o número de graus de liberdade para cada um dos sistemas abaixo apontando e justificando as variáveis independentes.
Uma mistura formada por etanol e metanol líquidos em equilíbrio com o seu vapor.

Passo 1

O enunciado descreve uma mistura não reagente de etanol e metanol líquidas em equilíbrio com o próprio vapor. Aqui o conteúdo é a regra de fases de Gibbs, que diz que o número de graus de liberdade F de um sistema à pressão e temperatura variáveis é
F = C - P + 2
onde C é o número de componentes independentes e P o número de fases em equilíbrio.

Passo 2

Identificamos os componentes químicos da mistura. Como há etanol e metanol, temos
C = 2.

Passo 3

Identificamos as fases em equilíbrio. São a fase líquida (mistura de etano l+metanol) e a fase vapor (mistura de vapores de etano l+metanol), logo
P = 2.

Passo 4

Aplicando a regra de fases de Gibbs:
F = C - P + 2 = 2 - 2 + 2 = 2.
Isso significa que precisamos especificar duas variáveis independentes para definir completamente o estado do sistema.

Passo 5

Podemos escolher essas duas variáveis livremente de várias maneiras equivalentes. Por exemplo:
1. Temperatura T e pressão P. Uma vez fixados T e P, as frações molares do etanol e do metanol em cada fase (líquida e vapor) ficam determinadas pelas curvas de equilíbrio.
2. Temperatura T e fração molar de etanol na fase líquida x_{\text{EtOH}}. A partir desses dois valores, a pressão e a composição da fase vapor são obtidas nas isotermas de equilíbrio.

Resposta

O número de graus de liberdade é F=2. Variáveis independentes típicas escolhidas são, por exemplo, T e P (ou alternativamente T e x_{\text{EtOH}}).

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