O ponto triplo do CO2 é de p^*=5,11 atm e t^*=-56,6^circ C. Quais fases estarão presentes a:
P=5,20 atm, t=-60,0^circ C

Passo 1

Beleza, vamos lá! Você trouxe um exercício sobre o ponto triplo do dióxido de carbono ( CO2). O ponto triplo é a condição específica de pressão e temperatura em que as três fases — sólida, líquida e gasosa — coexistem em equilíbrio. No seu caso, o ponto triplo é dado por p^* = 5,11 atm e t^* = -56,6^circ C. Queremos saber quais fases estarão presentes quando a pressão for P = 5,20 atm e a temperatura for t = -60,0^circ C. Para resolver isso, vamos precisar entender o diagrama de fases do CO2 e identificar onde estão os pontos dados nesse diagrama.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o diagrama de fases do CO2. Esse diagrama mostra as condições de pressão e temperatura em que o CO2 pode existir como sólido, líquido ou gás. No ponto triplo, todas as três fases coexistem.
Sabemos que o ponto triplo do CO2 é p^* = 5,11 atm e t^* = -56,6^circ C. Isso significa que, nessas condições específicas, o CO2 pode estar nas três fases simultaneamente.

Passo 3

Agora, vamos analisar as condições fornecidas: P = 5,20 atm e t = -60,0^circ C. Precisamos verificar onde esse ponto está em relação ao ponto triplo no diagrama de fases.
  • Pressão: 5,20 atm é um pouco maior que a pressão do ponto triplo (5,11 atm).
  • Temperatura: -60,0°C é um pouco menor que a temperatura do ponto triplo (-56,6°C).

Passo 4

Vamos considerar o comportamento do CO2 nessas condições:
  1. Acima da pressão do ponto triplo (5,20 atm > 5,11 atm): Isso geralmente favorece a formação da fase líquida, pois pressões mais altas tendem a manter as moléculas mais próximas, facilitando a transição líquida.
  2. Abaixo da temperatura do ponto triplo (-60,0°C < -56,6°C): Temperaturas mais baixas favorecem a formação da fase sólida, pois a menor energia térmica permite que as moléculas se organizem em uma estrutura sólida.

Passo 5

Considerando esses pontos, podemos inferir que, em P = 5,20 atm e t = -60,0^circ C, o CO2 está em uma condição onde a formação da fase sólida é favorecida pela baixa temperatura, e a pressão um pouco maior pode permitir a presença da fase líquida.
No entanto, precisamos lembrar que o CO2 não possui uma ampla faixa de temperaturas e pressões onde a fase líquida é estável. De fato, o CO2 sublima diretamente do sólido para o gás em condições de pressão abaixo do ponto triplo.

Passo 6

Dado que a pressão de 5,20 atm está apenas ligeiramente acima da pressão do ponto triplo e a temperatura está abaixo, mas próxima, do ponto triplo, a fase líquida não é estável nesse intervalo. Portanto, a principal fase presente será a sólida, possivelmente coexistindo com a fase gasosa devido à sublimação que ainda pode ocorrer.

Resposta

Em P = 5,20 atm e t = -60,0^circ C, estarão presentes as fases sólida e gasosa do CO2.

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