De uma substância que se expande ao fundir, sabe-se que, no ponto triplo, sua pressão vale 2 atm e sua temperatura, -10^circ C. A 0^circ C e 5 atm a substância se apresenta no estado líquido, a 0^circ C e 2 atm , no estado gasoso e , a -10^circ C e 5 atm , no estado sólido. Esboce o diagrama de fases e calcule qual a fase mais estável a 0 ^circ C 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:
  • Ponto triplo:
    • Pressão: 2 atm
    • Temperatura: -10°C
    • Estado: Sólido, líquido e gasoso coexistem
  • No 0°C:
    • 5 atm: Estado líquido
    • 2 atm: Estado gasoso
  • 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:
  1. Ponto triplo (-10°C, 2 atm): onde sólido, líquido e gás coexistem.
  2. (0°C, 5 atm): líquido
  3. (0°C, 2 atm): gás
  4. (-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:
  • 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.
  • 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.
  • 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.

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