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
(ou variância) de um sistema em equilíbrio de fases é dado por
onde cada símbolo tem um significado específico.
Passo 4
O termo
(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
(componentes) é o número mínimo de espécies químicas independentes necessárias para descrever a composição de todas as fases do sistema. Por exemplo, num sistema
sem reações,
.
Passo 6
O termo
(fases) é a quantidade de fases homogêneas presentes em equilíbrio. Ex.: num sistema água–sal, se coexistem água líquida, gelo e salmoura, então
.
Passo 7
O “
” 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
significa:
• : número de graus de liberdade (variáveis intensivas independentes)
• : número de componentes (espécies químicas independentes)
• : número de fases (porções homogêneas)
• : correspondentes às variáveis temperatura e pressão, que são comuns a qualquer sistema sem reações químicas.
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