Um sistema contendo clorofórmio, 1,4-dioxano e etanol existe com duas fases, líquido-vapor, a 50{ }^{\circ} \mathrm{C} e 55 kPa . Após a adição de certa quantidade de etanol puro, o sistema pode retornar ao equilíbrio de duas fases nas T e P iniciais. O que mudou no sistema e o que não mudou?

Passo 1

O enunciado descreve um sistema ternário (clorofórmio, 1,4-dioxano e etanol) em equilíbrio líquido–vapor a 50{ }^{\circ}\mathrm{C} e 55\\ \mathrm{kPa}. Após adicionar etanol puro, o sistema volta a apresentar duas fases nas mesmas T e P. O conteúdo envolvido é equilíbrio de fases (regra de Gibbs, graus de liberdade) e alocação de fases (regra da alavanca).

Passo 2

Aplicamos a regra de Gibbs para fases:
F = C - P + 2
Aqui C=3 componentes e P=2 fases, logo
F = 3 - 2 + 2 = 3.
Isto significa que, para manter o sistema em duas fases, precisamos especificar três variáveis intensivas.

Passo 3

No experimento fixamos já duas variáveis intensivas, T e P. Restará, portanto, um grau de liberdade intensivo: a composição global da mistura. Ao adicionar etanol, alteramos essa composição global, mas continuamos a ter simultaneamente líquido e vapor porque F=3 permite variar mais um intensivo sem destruir as duas fases.

Passo 4

Em um diagrama VLE a T e P fixos cada tie-line (segmento de equilíbrio) define composições de equilíbrio das fases líquida x_i e vapor y_i que não mudam. Portanto, permanecem inalterados:
  • As variáveis intensivas T e P.
  • As composições de equilíbrio de cada fase x_i e y_i.
  • As constantes de equilíbrio K_i = y_i/x_i, que dependem só de T e P.
O que muda é a fração de cada fase (quantidade de líquido vs. vapor) e, claro, a composição global da mistura, pois foi adicionado etanol puro.

Resposta

Mudou a composição global e a quantidade (fração) de líquido e de vapor; não mudaram T, P, as composições de cada fase nem as constantes de equilíbrio K_i.

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