De uma substância que se expande ao fundir, sabe-se que, no ponto triplo, sua pressão vale 2 atm e sua temperatura,
. A
e 5 atm a substância se apresenta no estado líquido, a
e 2 atm , no estado gasoso e , a
e 5 atm , no estado sólido. Esboce o diagrama de fases e calcule qual a fase mais estável a
e 4 atm , bem como nas condições ambientes.
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos uma substância que se expande quando derrete e sabemos algumas informações sobre seus estados em diferentes pressões e temperaturas. O tema principal aqui é o diagrama de fases, que ajuda a entender em que estado (sólido, líquido ou gasoso) a substância está em determinadas condições de pressão e temperatura. Para resolver isso, vamos precisar usar as informações fornecidas sobre os estados em pontos específicos e entender como traçar o diagrama para determinar a fase mais estável nas condições pedidas.
Passo 2
Primeiro, vamos organizar as informações fornecidas:
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Ponto triplo:
- Pressão: 2 atm
- Temperatura: -10°C
- Estado: Sólido, líquido e gasoso coexistem
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No 0°C:
- 5 atm: Estado líquido
- 2 atm: Estado gasoso
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Na pressão de 5 atm e -10°C: Estado sólido
Com essas informações, podemos começar a esboçar o diagrama de fases.
Passo 3
O diagrama de fases tem pressão no eixo Y e temperatura no eixo X. Vamos marcar os pontos dados:
- Ponto triplo (-10°C, 2 atm): onde sólido, líquido e gás coexistem.
- (0°C, 5 atm): líquido
- (0°C, 2 atm): gás
- (-10°C, 5 atm): sólido
Com esses pontos, podemos desenhar as linhas de separação entre os estados. Lembre-se que a substância expande ao fundir, o que significa que, ao derreter, seu volume aumenta e isso afeta a inclinação das linhas no diagrama.
Passo 4
Agora, vamos traçar as linhas no diagrama:
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Linha sólido-líquido: conecta o ponto triplo e (0°C, 5 atm). Como a substância se expande ao derreter, a linha terá uma inclinação positiva.
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Linha sólido-gás: conecta o ponto triplo e (-10°C, 5 atm). Essa linha geralmente tem uma inclinação positiva ou negativa dependendo das propriedades da substância.
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Linha líquido-gás: conecta (0°C, 2 atm) ao ponto triplo. Essa linha representa as condições em que líquido e gás coexistem.
Passo 5
Com o diagrama esboçado, vamos determinar a fase mais estável a 0°C e 4 atm:
- Olhando para o diagrama, em 0°C e 4 atm, que está entre 2 atm (gás) e 5 atm (líquido), a substância estará no estado líquido, pois está acima da linha que separa líquido e gás.
Agora, para as condições ambientes, que geralmente são cerca de 25°C e 1 atm:
- Precisamos ver onde 25°C e 1 atm se enquadra. Como a temperatura é maior que o ponto triplo e a pressão é menor que 2 atm, a substância estará no estado gasoso.
Resposta
A fase mais estável da substância a 0°C e 4 atm é o estado líquido, e sob condições ambientes (aproximadamente 25°C e 1 atm), a substância se encontra no estado gasoso.