O que é fase? Explique o significado de cada um dos termos das regras das fases de Gibbs.

Passo 1

O enunciado pede para a gente definir o que é uma fase e mostrar a regra de fases de Gibbs, explicando o significado de cada termo nessa regra. O conteúdo é termodinâmica de sistemas de fases em equilíbrio.

Passo 2

Uma fase é uma porção macroscópica do sistema que é homogênea em composição e propriedades físicas e está separada de outras porções por superfícies bem definidas (por exemplo, água líquida e vapor d’água são duas fases distintas).

Passo 3

A regra de fases de Gibbs diz que o número de graus de liberdade F (ou variância) de um sistema em equilíbrio de fases é dado por
F = C - P + 2
onde cada símbolo tem um significado específico.

Passo 4

O termo F (graus de liberdade) é o número de variáveis intensivas independentes (por exemplo, temperatura, pressão ou composições) que você pode mudar sem alterar o número de fases em equilíbrio.

Passo 5

O termo C (componentes) é o número mínimo de espécies químicas independentes necessárias para descrever a composição de todas as fases do sistema. Por exemplo, num sistema \mathrm{H_2O–NaCl} sem reações, C=2.

Passo 6

O termo P (fases) é a quantidade de fases homogêneas presentes em equilíbrio. Ex.: num sistema água–sal, se coexistem água líquida, gelo e salmoura, então P=3.

Passo 7

O “ +2” vem do fato de que temperatura e pressão são duas variáveis intensivas gerais que podem ser ajustadas livremente em um sistema simples sem reações químicas, somando dois graus de liberdade adicionais.

Resposta

Uma fase é uma região homogênea em composição e propriedades físicas, separada de outras por superfícies definidas. A regra de Gibbs
F = C - P + 2
significa:
F: número de graus de liberdade (variáveis intensivas independentes)
C: número de componentes (espécies químicas independentes)
P: número de fases (porções homogêneas)
+2: correspondentes às variáveis temperatura e pressão, que são comuns a qualquer sistema sem reações químicas.

Exercícios relacionados