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.
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:
Passo 2
Identificamos o número de fases
. Aqui há duas fases em equilíbrio:
– fase líquida (água + etanol)
– fase vapor (água + etanol + nitrogênio)
Logo, .
– fase líquida (água + etanol)
– fase vapor (água + etanol + nitrogênio)
Logo,
Passo 3
Identificamos o número de componentes independentes
. As espécies presentes são água, etanol e nitrogênio, cada uma podendo variar sua concentração de forma independente. Assim,
.
Passo 4
Aplicamos a regra de fases:
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.