Utilize a regra de Gibbs para encontrar o grau de liberdade de uma substância pura ser encontrada em um sistema líquido-vapor. Explique o valor obtido.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão pede para a gente usar a Regra de Gibbs para descobrir o grau de liberdade de uma substância pura que está num sistema líquido-vapor. Basicamente, a Regra de Gibbs nos ajuda a entender quantas variáveis a gente pode mudar sem alterar o número de fases presentes no sistema. Para resolver isso, vamos precisar da fórmula da Regra de Gibbs e entender o que cada termo representa.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar qual é a Regra de Gibbs. Ela é dada pela fórmula:
Onde:
-
é o grau de liberdade, -
é o número de componentes na mistura, -
é o número de fases presentes.
Passo 3
No nosso caso, estamos lidando com uma substância pura, então o número de componentes
é 1.
Passo 4
Além disso, o sistema está coexistindo em líquido e vapor, ou seja, temos duas fases presentes: líquido e vapor. Então, o número de fases
é 2.
Passo 5
Agora, vamos substituir esses valores na fórmula da Regra de Gibbs:
Substituindo
e
:
Passo 6
Fazendo as contas:
Resposta
O grau de liberdade
é 1. Isso significa que, em um sistema líquido-vapor de uma substância pura, podemos variar uma única variável, como a temperatura, sem alterar o equilíbrio entre as fases. Ou seja, se a gente mudar a temperatura, a pressão também muda automaticamente para manter as duas fases coexistindo.