Para cada um dos sistemas abaixo, estando os mesmos em equilíbrio termodinâmico, determine o número de graus de liberdade e faça uma escolha razoável das variáveis intensivas independentes necessárias para especificar o estado de equilíbrio do sistema (ignore a ionização da água nos itens de a-d):
a. Uma solução aquosa de sacarose;

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado pede para a gente determinar o número de graus de liberdade e escolher variáveis intensivas independentes para uma solução aquosa de sacarose em equilíbrio termodinâmico. O assunto aqui é Termodinâmica de Fases, especificamente usando a Regra de Fases de Gibbs. Para resolver isso, vamos precisar entender o que são componentes, fases e como aplicar a fórmula da Regra de Fases.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar os componentes do sistema. No caso, temos uma solução aquosa de sacarose, ou seja, dois componentes principais:
  1. Água
  2. Sacarose
Então, temos C = 2 componentes.

Passo 3

Agora, vamos identificar o número de fases presentes no sistema. Uma solução aquosa de sacarose é uma fase homogênea, completamente misturada, então temos apenas uma fase:
  • Fase líquida (a solução)
Portanto, P = 1 fase.

Passo 4

Com esses valores, usamos a Regra de Fases de Gibbs, que é dada por:
F = C - P + 2
Onde:
  • F = 2 - 1 + 2 = 3 é o número de graus de liberdade
  • é o número de componentes
  • é o número de fases
Substituindo os valores que encontramos:

Passo 5

Porém, na prática de soluções aquosas, geralmente consideramos que a pressão é constante (como em condições atmosféricas). Isso significa que a pressão não conta como grau de liberdade aqui. Então, ajustando para pressão constante:
F = 3 - 1 = 2

Passo 6

Agora, precisamos escolher duas variáveis intensivas independentes que podemos controlar para especificar o estado de equilíbrio da solução. As opções mais comuns são:
  1. Temperatura ( )
  2. Concentração ( ) da sacarose na água
Essas duas variáveis são suficientes para definir completamente o estado da solução sem depender de outras variáveis.

Resposta

A solução aquosa de sacarose tem 2 graus de liberdade. As variáveis intensivas independentes que podem ser escolhidas são a temperatura ( ) e a concentração ( ) da sacarose na água.

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