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).

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:
  • 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:
  1. A fórmula da lei de Raoult:
P = x1,P1^* + x2,P2^*
com F = C - P + 1 .
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 P(x1) = x1,P1^* + (1 - x1),P2^* 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:
  1. Acima da reta: só existe fase líquida (P maior que a pressão de equilíbrio)
  2. Abaixo da reta: só existe fase vapor (P menor que a pressão de equilíbrio)
  3. Exatamente sobre a reta: coexistência de líquido + vapor

Passo 4

Número de fases e variância em cada região
  1. Região líquida (P > reta):
    • P = 1 fase (só líquido)
    • graus de liberdade
  2. Região vapor (P < reta):
    • P = 1 fase (só vapor)
  3. 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, .

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