Considere que uma substância (J) ocorra em diferentes fases (líquida e vapor) de um sistema e uma quantidade infinitesimal de J migra do líquido para o vapor. Qual a variação líquida da energia de Gibbs no sistema? (
)
Passo 1
O enunciado pergunta qual é a variação líquida da energia de Gibbs quando uma quantidade infinitesimal de uma substância
migra da fase líquida para a fase vapor, sabendo que o sistema está em equilíbrio de fases. O conteúdo aqui é termodinâmica de sistemas multicomponentes em condições de temperatura e pressão constantes, onde se aplica a definição de potencial químico e a expressão diferencial da energia de Gibbs.
Passo 2
Em temperatura
e pressão
constantes, a variação diferencial da energia de Gibbs
de um sistema multicomponente é dada por
onde
é o potencial químico da espécie
e
é o número de mols de
.
Passo 3
Aqui só existe uma espécie
em duas fases (líquida e vapor). Chamemos de
a quantidade em fase líquida e de
a quantidade em fase vapor. Quando um molinho
sai do líquido e vai para o vapor, temos
Logo,
Passo 4
Em equilíbrio de fases líquida–vapor vale
logo
Resposta
A variação líquida da energia de Gibbs no sistema é zero.