Teóricas:
(a) Um sistema contém uma mistura líquido-vapor em equilíbrio. O que significa dizer que a pressão e a temperatura não podem variar independentemente neste sistema? Esboce o diagrama P-T para exemplificar.
(b) Fale sobre o valor de Z (compressibilidade) para análise de gases.
© O que um sistema termodinâmico? Cite diferenças existentes e conceitue da uma deles.

Passo 1

Beleza, vamos lá! Você me enviou um exercício dividido em três partes sobre termodinâmica. Vou explicar cada parte passo a passo. A gente vai precisar entender conceitos como equilíbrio líquido-vapor, diagrama pressão-temperatura (P-T), fator de compressibilidade (Z) para gases e o que é um sistema termodinâmico. Vamos destrinchar cada questão para ficar tudo mais claro!

Passo 2

Parte (a): Quando falamos que um sistema tem uma mistura líquido-vapor em equilíbrio, isso significa que as fases líquida e vapor coexistem sem mudanças de estado. Isso implica que a pressão e a temperatura do sistema estão relacionadas de forma que não podem variar livremente uma sem a outra. Ou seja, para manter o equilíbrio, se você mudar a temperatura, a pressão também muda automaticamente para manter esse equilíbrio.
Para visualizar isso, usamos o diagrama P-T, que mostra a relação entre pressão e temperatura para diferentes estados da substância. No diagrama, a curva de equilíbrio líquido-vapor (também chamada de curva de coexistência) mostra as combinações de pressão e temperatura onde as duas fases coexistem.

Passo 3

Parte (b): O fator de compressibilidade, representado por $ Z $, é uma medida de quão um gás real se desvia do comportamento ideal. Para um gás ideal, $ Z = 1 $. No entanto, na realidade, os gases podem ter $ Z $ maior ou menor que 1 devido a interações intermoleculares e ao volume ocupado pelas moléculas.
Quando analisamos gases, usamos $ Z $ para entender essas diferenças. Se $ Z > 1 $, o gás está mais “expansível” que o ideal, possivelmente por forças repulsivas predominantes. Se $ Z < 1 $, o gás está mais “compacto”, indicando forças atrativas predominantes.

Passo 4

Parte ©: Um sistema termodinâmico é uma quantidade definida de matéria ou uma região do espaço onde ocorrem processos termodinâmicos. Existem diferentes tipos de sistemas termodinâmicos, como sistemas abertos, fechados e isolados.
  • Sistema Aberto: Pode trocar massa e energia com o ambiente.
  • Sistema Fechado: Troca apenas energia, não troca massa com o ambiente.
  • Sistema Isolado: Não troca nem massa nem energia com o ambiente.
Vamos conceituar o sistema fechado: é aquele que pode trocar energia (como calor ou trabalho) com o ambiente, mas não permite a entrada ou saída de matéria. Por exemplo, uma panela fechada no fogão que pode trocar calor, mas o líquido dentro não sai nem entra.

Resposta

Então, resumindo:
(a) Em um sistema em equilíbrio líquido-vapor, pressão e temperatura estão interligadas e não podem variar independentemente, o que pode ser representado em um diagrama P-T mostrando a curva de coexistência líquido-vapor.
(b) O fator de compressibilidade $ Z $ indica como um gás real difere de um gás ideal, sendo $ Z = 1 $ para gases ideais, $ Z > 1 $ para gases mais expansíveis e $ Z < 1 $ para gases mais compactos.
© Um sistema termodinâmico é uma parte definida da matéria ou espaço onde ocorrem processos termodinâmicos, podendo ser aberto, fechado ou isolado. Por exemplo, um sistema fechado pode trocar energia, mas não massa, com o ambiente.

Exercícios relacionados