Para cada uma das seguintes condições indique, justificando seu raciocínio, que fase da água (sólido, líquido ou gás) possui menor potencial químico. (a)
e 1 atm; (b)
torr; ©
; (d)
; (e)
.
Passo 1
Beleza, então a gente tem um exercício sobre as diferentes fases da água (sólido, líquido e gás) e queremos descobrir, para cada condição dada de temperatura e pressão, qual dessas fases tem o menor potencial químico. Isso significa que queremos saber qual fase é mais estável sob essas condições específicas. Para resolver isso, vamos lembrar que o potencial químico nos ajuda a entender qual fase da água vai predominar em determinado ambiente, dependendo da temperatura e da pressão.
Passo 2
Vamos começar analisando cada condição uma por uma. Para isso, precisamos entender como a temperatura e a pressão influenciam as fases da água:
- Temperatura: Aumentando a temperatura, a água tende a passar do sólido para o líquido e do líquido para o gás.
- Pressão: Aumentar a pressão pode favorecer a fase sólida ou líquida, dependendo da temperatura.
Também vamos lembrar que, em equilíbrio, a fase com o menor potencial químico é a mais estável.
Passo 3
a) 25°C e 1 atm
A 25°C e 1 atm, que são condições padrão, a água está na fase líquida. Nessa temperatura e pressão, a água líquida é a fase mais estável, ou seja, tem o menor potencial químico comparado ao gelo e ao vapor d’água.
b) 25°C e 0,1 torr
Aqui, a temperatura é 25°C, mas a pressão é muito baixa (0,1 torr). Pressões tão baixas fazem com que a água passe para a fase gasosa, pois a pressão insuficiente não consegue manter a água na fase líquida. Portanto, o vapor d’água terá o menor potencial químico nesse caso.
c) 0°C e 500 atm
Nesta condição, a temperatura é 0°C e a pressão é muito alta (500 atm). A alta pressão favorece a fase sólida, já que altas pressões dificultam a passagem para a fase gasosa. Portanto, o gelo será a fase com o menor potencial químico aqui.
d) 100°C e 10 atm
A 100°C e 10 atm, a água está na fronteira entre líquido e vapor. No entanto, a pressão é suficiente para manter a água na fase líquida mesmo a 100°C. Logo, a água líquida tem o menor potencial químico nessa condição.
e) 100°C e 0,1 atm
Por fim, com 100°C e 0,1 atm, a pressão é baixa o bastante para que a água evapore facilmente. Assim, o vapor d’água será a fase mais estável e terá o menor potencial químico nesse cenário.
Resposta
(a) Líquido; (b) Gás; © Sólido; (d) Líquido; (e) Gás.