Considere um sistema binário formado pelas espécies 1 e 2 no qual a fase liquida apresenta miscibilidade parcial. Nas regiões de miscibilidade, a energia de Gibbs em excesso, a uma determinada temperatura, é representada pela equação
G^{E} / R T=2,25 x_{1} x_{2}
Além disso, as pressões de vapor das espécies puras são:
Fazendo as hipóteses usuais para o ELV a baixas pressões, prepare um diagrama Pxy para esse sistema na temperatura dada.
Passo 1
O enunciado trata de equilíbrio líquido–vapor (ELV) de uma mistura binária não ideal, em que a fase líquida tem miscibilidade parcial e a energia de Gibbs em excesso, a uma dada temperatura, é
\frac{G^{E}}{RT}=2{,}25\,x_{1}x_{2}.
As pressões de vapor dos componentes puros são \;P_{1}^{\mathrm{sat}}=75,kPa e \;P_{2}^{\mathrm{sat}}=110,kPa.
Para resolver, vamos usar o conceito de coeficiente de atividade obtido a partir de G^{E} e aplicar a Lei de Raoult modificada a baixas pressões:
Esquematicamente, o diagrama P versus composição é gerado por:
Variar x_{1}\in[0,1], calcular P_\mathrm{bolha}(x_{1}) e o correspondente y_{1} = \dfrac{x_{1}\,\gamma_{1}\,P_{1}^{\mathrm{sat}}}{P_\mathrm{bolha}}.
Variar y_{1}\in[0,1], iterar para achar x_{1} e calcular P_\mathrm{orvalho}(y_{1}).
O resultado é um par de curvas unindo (x_{1}=0,P=110) a (x_{1}=1,P=75), com a curva de bolha abaixo da de orvalho num mínimo de azeótropo se houver. No nosso caso A>0 gera desvio positivo, logo aparece um ponto de máximo de pressão (azeótropo de máximo).
Plotando esses dois perfis em um mesmo gráfico P\times x e P\times y obtém-se o diagrama P-x-y solicitado, apresentando um azeótropo de máxima pressão.