f) É possível encontrar quatro fases em equilíbrio, isto é, um ponto “quádruplo”? Explique sua resposta utilizando a Regra das Fases de Gibbs.

Passo 1

O enunciado pergunta se em um sistema de uma única substância ( C=1) é possível existir um ponto em que quatro fases coexistam em equilíbrio (“ponto quádruplo”). Para responder vamos usar a Regra das Fases de Gibbs, que relaciona número de componentes, número de fases em equilíbrio e graus de liberdade.

Passo 2

A Regra das Fases de Gibbs diz que, para um sistema sem reações químicas entre as fases,
F = C - P + 2,
onde
F é o número de graus de liberdade (variáveis independentes como temperatura e pressão que podem variar sem quebrar o equilíbrio),
C é o número de componentes do sistema,
P é o número de fases em equilíbrio.

Passo 3

No caso de uma substância pura temos C=1. Se tentarmos ter quatro fases em equilíbrio, isto é P=4, então
F = 1 - 4 + 2 = -1

Passo 4

Um valor F=-1 significa que o sistema estaria “sobre-espremido” de restrições: teríamos mais equações de equilíbrio do que variáveis (temperatura e pressão) disponíveis. Graus de liberdade negativos não fazem sentido físico, logo não há condições de temperatura e pressão que satisfaçam simultaneamente o equilíbrio de quatro fases.

Resposta

Não. Pela Regra das Fases de Gibbs, para C=1 e P=4 obtém-se F=-1, o que é impossível fisicamente. Portanto não existe ponto quádruplo em uma substância pura.

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