Calcule o número de graus de liberdade para um sistema composto por água líquida em equilíbrio com seu vapor.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado pede pra gente calcular o número de graus de liberdade de um sistema onde só tem água líquida em equilíbrio com seu vapor. Isso é Termodinâmica de Fases, e a gente vai usar a chamada Regra de Fases de Gibbs. Para resolver, precisamos saber:
- O que conta como componente do sistema;
- Quantas fases existem;
- Como aplicar a fórmula da Regra de Gibbs.
Passo 2
Primeiro, o que é “componente” na Regra de Gibbs?
Um componente é uma espécie química independente que aparece no sistema.
Aqui só tem água (H₂O), ou seja, tem apenas 1 componente.
Logo: .
Um componente é uma espécie química independente que aparece no sistema.
Aqui só tem água (H₂O), ou seja, tem apenas 1 componente.
Logo:
Passo 3
Agora, quantas fases existem?
Fase é cada parte homogênea do sistema com propriedades físicas bem definidas.
Como temos água líquida e vapor de água coexistindo, temos 2 fases.
Então: .
Fase é cada parte homogênea do sistema com propriedades físicas bem definidas.
Como temos água líquida e vapor de água coexistindo, temos 2 fases.
Então:
Passo 4
A Regra de Fases de Gibbs diz que o número de graus de liberdade
é dado por:
Explicando:
-
é o número de componentes; -
é o número de fases; - o “+2” vem porque, em geral, a gente pode variar temperatura e pressão livremente se não houver outras restrições.
Passo 5
Bora aplicar a fórmula com nossos valores:
Resposta
1 grau de liberdade.