Para um sistema de dois componentes, o que promove a mudança de uma fase para outra quando a pressão e a temperatura são constantes?
Passo 1
O enunciado trata de um sistema com dois componentes à pressão e temperatura constantes e pergunta qual é o agente que faz com que parte da matéria mude de fase. Vamos usar o conceito de energia livre de Gibbs e de potencial químico para responder.
Passo 2
Para um sistema aberto em que podem ocorrer transferências de massa dos componentes 1 e 2, a energia livre de Gibbs
em condições de
e
fixas satisfaz
onde
é o potencial químico do componente
e
sua quantidade de matéria.
Passo 3
Se houver diferença de potencial químico de um componente entre as duas fases, digamos
, então transferir uma pequena quantidade
de uma fase para a outra altera
. O processo ocorrerá espontaneamente no sentido que torna
, isto é, enquanto houver gradiente de
(ou de
) entre as fases, haverá migração de matéria e, portanto, mudança de fase.
Passo 4
No equilíbrio de fases, para cada componente
tem-se
e aí a troca de massa pára. Portanto, o que promove a mudança de fase (a transferência de matéria entre fases) é exatamente a diferença de potenciais químicos dos componentes entre essas fases.
Resposta
A mudança de fase a
e
constantes é motivada pela diferença de potenciais químicos
dos componentes entre as duas fases.