Esboce os diagramas abaixo:
b) Pressão versus composição à temperatura constante, solução ideal composta por dois componentes voláters.
Indique os domínios do líquido, do vapor e do equilibrio líquido-vapor. Mostre em cada região o número de fases e a variância (grau de liberdade).
b) Pressão versus composição à temperatura constante, solução ideal composta por dois componentes voláters.
Indique os domínios do líquido, do vapor e do equilibrio líquido-vapor. Mostre em cada região o número de fases e a variância (grau de liberdade).
Passo 1
Beleza, o exercício pede pra gente esboçar o diagrama de pressão total P versus composição (fração molar líquida x) a temperatura constante, pra uma solução ideal de dois componentes voláteis.
Conteúdo envolvido:
Conteúdo envolvido:
- Lei de Raoult (equilíbrio líquido-vapor em solução ideal)
- Regra das fases de Gibbs (variância)
- Identificação das regiões de fase (líquido puro, vapor puro, equilíbrio L+V)
O que vamos precisar:
- A fórmula da lei de Raoult:
com
.
2) A regra das fases em sistema binário a T fixa:
2) A regra das fases em sistema binário a T fixa:
onde
componentes,
= número de fases presentes, e o “+1” porque
tá fixo.
Passo 2
Aplicando a Lei de Raoult
- Se o componente 1 tem pressão de vapor pura
e o componente 2 tem , a pressão total de uma mistura líquida com fração molar de 1 é: - Isso é simplesmente uma reta que vai de
até .
Passo 3
Esboçando o diagrama P vs.
- No eixo horizontal a fração molar líquida
(vai de 0 a 1). - No eixo vertical, a pressão total
. - A curva de bolha (ponto de ebulição) e a curva de orvalho (ponto de condensação) coincidem nessa solução ideal — é só a reta acima descrita.
Marcação de regiões:
- Acima da reta: só existe fase líquida (P maior que a pressão de equilíbrio)
- Abaixo da reta: só existe fase vapor (P menor que a pressão de equilíbrio)
- Exatamente sobre a reta: coexistência de líquido + vapor
Passo 4
Número de fases e variância em cada região
-
Região líquida (P > reta):
- P = 1 fase (só líquido)
-
graus de liberdade
-
Região vapor (P < reta):
- P = 1 fase (só vapor)
-
-
Região de equilíbrio L+V (P = reta):
- P = 2 fases (líquido e vapor)
-
Resposta
O diagrama P vs.
é uma reta ligando
a
.
- Acima da reta: fase líquida única,
. - Abaixo da reta: fase vapor única,
. - Sobre a reta: equilíbrio líquido+vapor,
.