Questว̃o 1 (20)
7 pontos
Considere as seguintes observaçōes sobre o digrama de fases do carbono,nos intervalos entre 0 e 100 GPa e 0 e 9000 K :
1)O diagrama possul dois pontos triplos,um deles em(
),e outro em(
, 4150 K )
2)C(líquido)e C(gás)coexistem em equilibrio a
e 8000 K ;
3)C(liquido)e C(diamante)se encontram em equilibrio a 100 GPa e 8000 K
4)A forma sólida do carbono é C(grafite)sob pressões menores que 2 GPa .Sob pressōes maiores que 10 GPa a forma sólida mais estável é C(diamante)
Construa,a partir das informações acima,o diagrama de fases do carbono no intervalo entre 0e 100 GPa e 0 e 9000 K :
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1
7 pontos
Considere as seguintes observaçōes sobre o digrama de fases do carbono,nos intervalos entre 0 e 100 GPa e 0 e 9000 K :
3)C(liquido)e C(diamante)se encontram em equilibrio a 100 GPa e 8000 K
4)A forma sólida do carbono é C(grafite)sob pressões menores que 2 GPa .Sob pressōes maiores que 10 GPa a forma sólida mais estável é C(diamante)
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Passo 1
O enunciado pede para montarmos o diagrama de fases do carbono no intervalo de
entre 0 e 100 GPa e de
entre 0 e 9000 K. As fases envolvidas são três sólidas (grafite e diamante), líquido e gás. Vamos usar as informações sobre pontos triplos e equilibrar pares de fases para traçar as fronteiras no plano
–
.
Passo 2
Identificamos os dois pontos triplos dados:
Triplo grafite–líquido–gás em
.
Triplo grafite–líquido–diamante em
.
Estes serão vértices de três linhas de equilíbrio distintas.
Estes serão vértices de três linhas de equilíbrio distintas.
Passo 3
Traçamos a fronteira gás–líquido, que passa por
e por
. É uma curva monotonamente crescente de pressão com a temperatura, começando no primeiro triplo e subindo para a direita até altas temperaturas e baixas pressões.
Passo 4
Traçamos a fronteira líquido–diamante, que passa por
e por
. Também cresce com
, ligando o segundo ponto triplo lá embaixo à alta pressão e alta temperatura à direita.
Passo 5
Traçamos a fronteira sólido–sólido grafite–diamante. Sabe-se que grafite é estável abaixo de
a baixas
e diamante é estável acima de
. Essa curva liga
até o segundo triplo em
, separando regiões de grafite (à esquerda/embaixo) de diamante (à direita/cima).
Passo 6
Identificamos as quatro regiões do plano
–
:
Região de gás: acima da curva de gás–líquido e à esquerda da extensão desta curva.
Região de líquido: entre as curvas gás–líquido e líquido–diamante.
Região de grafite: abaixo da curva grafite–diamante e à esquerda da curva gás–líquido.
Região de diamante: à direita da curva grafite–diamante e abaixo da curva líquido–diamante.
Resposta
O diagrama de fases qualitativo do carbono no intervalo indicado apresenta:
— Triplo grafite–líquido–gás em .
— Triplo grafite–líquido–diamante em .
— Curva gás–líquido passando por e
.
— Curva líquido–diamante passando por e
.
— Curva sólido–sólido grafite–diamante ligando a
.
As quatro regiões são:
— Grafite (baixo , baixo
).
— Diamante (alto , moderado
).
— Líquido (intermediário –
).
— Gás (alto , baixo
).
— Triplo grafite–líquido–gás em
— Triplo grafite–líquido–diamante em
— Curva gás–líquido passando por
— Curva líquido–diamante passando por
— Curva sólido–sólido grafite–diamante ligando
As quatro regiões são:
— Grafite (baixo
— Diamante (alto
— Líquido (intermediário
— Gás (alto