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;
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:
- Água
- 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:
Onde:
-
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:
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:
- Temperatura (
) - 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.
Exercícios relacionados
Analise as proposições abaixo a respeito do modelo proposto por Bohr.
I. Bohr postulou que um elétron em um átomo pode circular em torno do núcleo descrevendo órbitas estacionárias sem emitir nenhuma radiação.
II. De acordo com Bohr, existe uma energia definida associada a cada órbita estacionária, e o átomo só irradia energia ao fazer uma transição de uma dessas órbitas para a outra.
III. A energia é irradiada na forma de um fóton e obedece à Equação
Onde h é a constante de Planck.
IV. Um átomo emite ou absorve radiação em uma determinada frequência quando um elétron daquele átomo se move em um estado quântico estacionário. Estão corretas apenas as afirmativas
a) II, III.
b) I e II.
c) I e III.
d) I, II e IV
I. Bohr postulou que um elétron em um átomo pode circular em torno do núcleo descrevendo órbitas estacionárias sem emitir nenhuma radiação.
II. De acordo com Bohr, existe uma energia definida associada a cada órbita estacionária, e o átomo só irradia energia ao fazer uma transição de uma dessas órbitas para a outra.
III. A energia é irradiada na forma de um fóton e obedece à Equação
Onde h é a constante de Planck.
IV. Um átomo emite ou absorve radiação em uma determinada frequência quando um elétron daquele átomo se move em um estado quântico estacionário. Estão corretas apenas as afirmativas
a) II, III.
b) I e II.
c) I e III.
d) I, II e IV
a) se a fonte radioativa emitir partículas alfa, a taxa de emissão de radiação, por parte da amostra, será constante no tempo.
b) se a fonte radioativa emitir radiação gama, a taxa de emissão de radiação, por parte da amostra, será constante no tempo.
c) se a fonte radioativa emitir partículas beta, tanto beta (+) como beta (-), a taxa de emissão de radiação, por parte da amostra, aumentará linearmente no tempo.
d) independentemente de a fonte radioativa emitir alfa, beta ou gama, a taxa de emissão de radiação, por parte da amostra, diminuirá exponencialmente no tempo.
b) se a fonte radioativa emitir radiação gama, a taxa de emissão de radiação, por parte da amostra, será constante no tempo.
c) se a fonte radioativa emitir partículas beta, tanto beta (+) como beta (-), a taxa de emissão de radiação, por parte da amostra, aumentará linearmente no tempo.
d) independentemente de a fonte radioativa emitir alfa, beta ou gama, a taxa de emissão de radiação, por parte da amostra, diminuirá exponencialmente no tempo.
onde
A tabela abaixo apresenta a composição química de alguns dos materiais semicondutores usualmente empregados em LEDs comerciais que permitem a geração das mais variadas cores associadas aos fótons emitidos pelos dispositivos em que são empregados.
A | B | C |
---|---|---|
Cor | Material | Comprimento de onda |
Super vermelho | GaAIAs | 660 nm |
Vermelho | GaAsP | 635 nm |
Vermelho | AllnGaP | 636 nm |
Vermelho | GaP | 700 nm |
Verde | GaP | 565 nm |
Verde | GaP | 555 nm |
Verde | AllnGaP | 574 nm |
Verde |
|
505 nm |
Verde |
|
525 nm |
Verde |
|
525 nm |
Branco |
|
Todo espectro |
Azul | SiC | 430 nm |
Azul |
|
470 nm |
Azul | SiC | 430 nm |
Laranja | AllnGaP | 610 nm |
Amarelo | AllnGaP | 590 nm |
Âmbar | GaAsP | 605 nm |
Assinale a alternativa que apresenta um valor adequado para o gap de energia do LED verde composto por InGaN estimado de acordo com o modelo acima.
a) b)
c) 250 meV
d)
e)
a)
c) 250 meV
d)
e)
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):
c. Sacarose sólida em equilíbrio termodinâmico com uma solução aquosa de sacarose e maltose;
c. Sacarose sólida em equilíbrio termodinâmico com uma solução aquosa de sacarose e maltose;