Determine o número de graus de liberdade para cada um dos sistemas indicados.
a) Um sistema contendo dois compostos imiscíveis, que não reagem quimicamente, e que existem como azeótropos no equilíbrio líquido-vapor.
a) Um sistema contendo dois compostos imiscíveis, que não reagem quimicamente, e que existem como azeótropos no equilíbrio líquido-vapor.
Passo 1
Beleza, vamos entender a questão! A gente precisa determinar o número de graus de liberdade para um sistema que tem dois compostos que não se misturam (ou seja, são imiscíveis), que não reagem quimicamente e que formam azeótropos no equilíbrio líquido-vapor. A matéria envolvida aqui é a Termodinâmica, mais especificamente a Lei de Fases.
Passo 2
Primeiro, vamos relembrar a Lei de Fases, também conhecida como Regra de Fases de Gibbs. Ela nos ajuda a determinar quantas variáveis (como temperatura, pressão e composição) podemos alterar sem mudar o número de fases presentes no sistema. A fórmula básica é:
Onde:
-
é o número de graus de liberdade. -
é o número de componentes no sistema. -
é o número de fases presentes.
Passo 3
Vamos identificar cada um desses elementos no nosso problema:
-
Componentes (
): São as substâncias químicas independentes no sistema. Aqui temos dois compostos imiscíveis, então . -
Fases (
): As fases são os estados físicos distintos. Como os compostos são imiscíveis e formam azeótropos no equilíbrio líquido-vapor, podemos ter: - Fase Líquida 1: Azeótropo do primeiro composto.
- Fase Líquida 2: Azeótropo do segundo composto.
- Fase Vapor: Equilíbrio vapor acima das duas fases líquidas.
Portanto, temos três fases no total, ou seja,.
Passo 4
Agora, aplicamos os valores na fórmula da Lei de Fases:
Resposta
O número de graus de liberdade para o sistema é 1.