Quantas variáveis da regra das fases devem ser especificadas para fixar o estado termodinâmico de cada um dos seguintes sistemas?
Um frasco selado contendo uma mistura líquida água-etanol em equilíbrio com seu vapor.
Um frasco selado contendo uma mistura líquida água-etanol em equilíbrio com seu vapor.
Passo 1
O enunciado pede para determinar quantas variáveis (graus de liberdade) precisamos fixar para definir o estado termodinâmico de um sistema em equilíbrio. O conteúdo é a regra das fases de Gibbs, que nos diz como calcular o número de graus de liberdade
em função do número de componentes
e de fases
.
Passo 2
Identificamos no sistema:
– Componentes: água e etanol, logo .
– Fases em equilíbrio: fase líquida e fase de vapor, logo .
– Componentes: água e etanol, logo
– Fases em equilíbrio: fase líquida e fase de vapor, logo
Passo 3
A regra das fases de Gibbs é
Passo 4
Substituindo
e
na expressão:
Isso significa que devemos especificar duas variáveis intensivas (por exemplo, temperatura e pressão, ou temperatura e composição de uma fase) para fixar completamente o estado do sistema.
Resposta
Devem ser especificadas 2 variáveis.