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 e nitrogênio.

Passo 1

O enunciado pede quantas variáveis intensivas (graus de liberdade) devem ser especificadas para fixar o estado termodinâmico de um frasco selado contendo mistura líquida água-etanol em equilíbrio com seu vapor e nitrogênio. Vamos usar a regra de fases de Gibbs:
F = C - P + 2

Passo 2

Identificamos o número de fases P. Aqui há duas fases em equilíbrio:
– fase líquida (água + etanol)
– fase vapor (água + etanol + nitrogênio)
Logo, P = 2.

Passo 3

Identificamos o número de componentes independentes C. As espécies presentes são água, etanol e nitrogênio, cada uma podendo variar sua concentração de forma independente. Assim, C = 3.

Passo 4

Aplicamos a regra de fases:
F = C - P + 2 = 3 - 2 + 2 = 3.
Isso significa que, para definir completamente o estado termodinâmico do sistema, precisamos especificar três variáveis intensivas, por exemplo: temperatura, pressão total e composição (fração molar) de um dos componentes.

Resposta

3 variáveis intensivas.

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