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:
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:
  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.

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
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.

onde .s é a constante de Planck e c é a velocidade da luz em valores com quatro algarismos significativos.
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)
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;