O que ocorre com a p e com a T nos sistemas de um componente, tomando como base a regra das fases?

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício pergunta o que acontece com a pressão ( p) e a temperatura ( T) em sistemas com um componente, usando a regra das fases. Pra resolver isso, vamos precisar entender a regra das fases e como ela se aplica a sistemas de uma única substância.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre a regra das fases. A regra das fases, desenvolvida por Gibbs, ajuda a determinar quantas variáveis (como pressão e temperatura) podem ser alteradas sem mudar o número de fases presentes em um sistema. A fórmula é:
F = C - P + 2
Onde:
  • F é o grau de liberdade (quantas variáveis podem ser mudadas)
  • C é o número de componentes químicos no sistema
  • P é o número de fases presentes

Passo 3

No nosso caso, estamos lidando com um sistema de um componente, ou seja, C = 1. Então, substituindo na fórmula:
F = 1 - P + 2 = 3 - P
Isso significa que o grau de liberdade depende de quantas fases ( P) estão presentes.

Passo 4

Vamos analisar os diferentes cenários com base no número de fases:
  1. Uma fase ( P = 1):
    • Substituindo na fórmula: F = 3 - 1 = 2
    • Isso quer dizer que tanto a pressão ( p) quanto a temperatura ( T) podem ser variáveis independentes. Você pode mudar p ou T sem forçar a formação de outra fase.
  2. Duas fases ( P = 2):
    • Substituindo na fórmula: F = 3 - 2 = 1
    • Aqui, apenas uma das variáveis pode mudar. Se você alterar a pressão, a temperatura também muda automaticamente para manter as duas fases em equilíbrio, e vice-versa.
  3. Três fases ( P = 3):
    • Substituindo na fórmula: F = 3 - 3 = 0
    • Nesse caso, nem a pressão nem a temperatura podem ser alteradas sem que as três fases se desloquem. Isso ocorre em condições específicas, como o ponto triplo de uma substância.

Resposta

Então, resumindo:
  • Uma fase ( P = 1): p e T são independentes e podem variar livremente.
  • Duas fases ( P = 2): p e T estão interligados; mudar um implica mudar o outro.
  • Três fases ( P = 3): p e T são fixos; não podem ser alterados sem mudar o número de fases.

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