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:
  1. O que conta como componente do sistema;
  2. Quantas fases existem;
  3. 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: .

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: .

Passo 4

A Regra de Fases de Gibbs diz que o número de graus de liberdade F = C - P + 2 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:
F = C - P + 2 = 1 - 2 + 2 = 1

Resposta

1 grau de liberdade.

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