Determine a fase para os seguintes casos:
Agua
T=-2^{\circ} \mathrm{C}
p=100 \mathrm{kPa}

Passo 1

O enunciado pede: determinar a fase do água nas condições dadas.
Dados fornecidos: temperatura \,T=-2^\circ\mathrm{C}\, e pressão \,p=100\\ \mathrm{kPa}\,.
Não há outras informações, então assumimos água pura em equilíbrio (ou seja, sem efeitos de solução ou de superfusão impostos).

Passo 2

Conceito central (explicado com calma): a fase de uma substância em equilíbrio depende de onde o ponto (p,T) cai no diagrama de fases pressão-versus-temperatura. Nesse diagrama existem linhas de coexistência: sólido–líquido (fusão), líquido–vapor (ebulição) e sólido–vapor (sublimação). O ponto triplo é onde as três fases coexistem. Para a água, o ponto triplo tem valores bem conhecidos:
T_{\text{triplo}}=0{,}01^\circ\mathrm{C},\qquad p_{\text{triplo}}=0{,}6117\\ \mathrm{kPa}.
A linha sólido–líquido (fusão) passa pelo ponto triplo e, a pressões próximas à pressão ambiente, a temperatura de fusão da água pura é aproximadamente \,0^\circ\mathrm{C}\,.

Passo 3

Observação sobre pressão: a pressão dada \,p=100\\ \mathrm{kPa}\, é muito próxima da pressão atmosférica usual (uma atmosfera é \,101{,}325\\ \mathrm{kPa}\,). A linha de fusão da água tem inclinação negativa (aumentar pressão reduz ligeiramente o ponto de fusão), mas o efeito é pequeno na faixa de pressões próximas de 1 atm. Portanto, para \,p=100\\ \mathrm{kPa}\, podemos usar como referência prática o ponto de fusão \,T_{\text{fus}}\approx 0^\circ\mathrm{C}\,.

Passo 4

Comparação direta: temos \,T=-2^\circ\mathrm{C}\, que é menor que \,T_{\text{fus}}\approx 0^\circ\mathrm{C}\,. Em termos de diagrama de fases, isso coloca o ponto (p,T) do enunciado na região abaixo da linha sólido–líquido, onde o sólido é a fase estável em equilíbrio.

Passo 5

Comentário didático e prático: em experimento real pode haver superfusão (água líquida abaixo de 0^\circ\mathrm{C} por ausência de núcleos de cristalização), mas em equilíbrio termodinâmico puro a fase estável para água pura em \,T=-2^\circ\mathrm{C}\, e \,p=100\\ \mathrm{kPa}\, é o sólido.

Resposta

Sólida (gelo)

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