O que é fugacidade? Qual o seu símbolo? Para que serve? Como se calcula (fórmula)?

Passo 1

O enunciado pede para definirmos o conceito de fugacidade, indicarmos seu símbolo, explicarmos para que ela serve e mostrarmos a fórmula de cálculo. O conteúdo envolvido é Termodinâmica Química, mais especificamente o tratamento de gases reais e equilíbrio de fases.

Passo 2

Fugacidade é uma grandeza termodinâmica que funciona como uma “pressão efetiva” de um fluido real, ou seja, é o análogo à pressão de um gás ideal mas corrigido para as não-idealidades de comportamento. Ela surge ao reescrevermos a expressão do potencial químico de um fluido real de forma análoga ao gás ideal.

Passo 3

O símbolo convencional da fugacidade de uma espécie i é
f_i
quando se fala em mistura, ou simplesmente
f
para um fluido puro.

Passo 4

A fugacidade serve para:
  • Quantificar o desvio de um gás real em relação ao comportamento ideal.
  • Expressar o critério de equilíbrio químico ou de fases: em equilíbrio de fase, a fugacidade da espécie em cada fase se iguala ( f_i^{\,\alpha}=f_i^{\,\beta}).
  • Relacionar o potencial químico de um real àquele de referência, via
\mu(T,P)=\mu^\circ(T)+RT\ln\frac{f}{P^\circ}\,.

Passo 5

Para calcular a fugacidade de um fluido puro a uma dada pressão P, usa-se o fator de compressibilidade Z e a definição de coeficiente de fugacidade \varphi:
\varphi=\frac{f}{P}
onde
\ln\varphi = \int_{0}^{P}\frac{Z-1}{P'}\,\mathrm{d}P'
Logo, em forma fechada, a fugacidade é
f = P \exp\!\Biggl(\int_{0}^{P}\frac{Z-1}{P'}\,\mathrm{d}P'\Biggr)\,.

Resposta

Fugacidade: pressão efetiva que corrige o desvio de um gás real em relação ao ideal.
Símbolo: f (ou f_i em misturas).
Para que serve: medir não-idealidade e formular o potencial químico, além de servir como critério de equilíbrio ( f^\alpha=f^\beta).
Fórmula:
f = P \exp\!\Biggl(\int_{0}^{P}\frac{Z-1}{P'}\,\mathrm{d}P'\Biggr)\,.

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