Esboce um diagrama de fases temperatura
composição para um sistema binário
no qual
é mais volátil do que
.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa esboçar um diagrama de fases que relaciona a temperatura e a composição para um sistema binário composto por A e B, onde A é mais volátil que B. Isso envolve entender como as duas substâncias se comportam em diferentes temperaturas e proporções.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é um diagrama de fases temperatura vs composição. Esse diagrama mostra como as diferentes fases (sólido, líquido, vapor) de uma mistura de duas substâncias mudam conforme a temperatura e a proporção das substâncias na mistura. No nosso caso, estamos lidando com um sistema binário, ou seja, composto por duas substâncias: A e B.
Passo 3
Como A é mais volátil que B, isso significa que A tende a evaporar mais facilmente do que B. A volatilidade está relacionada à pressão vapor; uma substância mais volátil tem uma pressão vapor maior a uma dada temperatura. Esse comportamento vai influenciar como as fases se organizam no diagrama.
Passo 4
Vamos considerar a temperatura no eixo vertical e a composição no eixo horizontal, onde um extremo representa 100% de A e o outro extremo 100% de B. Em um diagrama típico, teremos curvas que representam as temperaturas de ebulição líquida (liquidus) e de condensação (vaporus).
Passo 5
Como A é mais volátil, a curva de vaporus começará mais alta no lado de A e descerá em direção a B. A curva de liquidus fará o oposto, começando mais baixa em A e subindo em direção a B. Entre essas duas curvas, teremos a região de mistura onde coexistem as fases líquida e vapor.
Passo 6
No ponto puro de A, a temperatura de ebulição será maior do que a de B, já que A é mais volátil. Isso criará uma curva inclinada que reflete como a temperatura de ebulição muda com a composição. A intersecção dessas curvas pode indicar pontos azeotrópicos, onde a mistura tem composição constante no vapor e no líquido durante a ebulição.
Passo 7
Agora, vamos esboçar o diagrama:
- Desenhe um gráfico com a temperatura no eixo vertical e a composição de A no eixo horizontal.
- Marque os extremos: 100% A à esquerda e 100% B à direita.
- Trace a curva de liquidus começando baixa em 100% A e subindo em direção a B.
- Trace a curva de vaporus começando alta em 100% A e descendo em direção a B.
- Entre as duas curvas, sombreie a região onde coexistem as fases líquida e vapor.
- Identifique possíveis pontos azeotrópicos, se aplicável.
Resposta
Seguindo esses passos, você terá um diagrama de fases que mostra como a temperatura varia com a composição para o sistema binário A+B, onde A é mais volátil que B. As curvas de liquidus e vaporus indicam as temperaturas de transição entre as fases, e a região sombreada mostra onde as duas fases coexistem.