Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 16.Problemas - Ex. 71
Calcule o valor da função de Gibbs para o vapor saturado a 300 °F em líquido saturado, vapor saturado e uma mistura de líquido e vapor com um título de 60%. Demonstre que o equilíbrio de fases existe nessas condições.
Passo 1
Beleza! Para resolver esse exercício, vamos utilizar a definição de equilíbrio de fases de Gibbs vista nessa seção na equação 16-19, que é:
Ou seja, a função de Gibbs para o líquido e vapor devem ser iguais para que a mistura atenda ao critério de equilíbrio de fases. E nós sabemos que as funções têm a seguinte forma:
Passo 2
Então, para resolver o exercício, precisamos recorrer às tabelas do apêndice A para encontrar as entalpias e entropias de saturação para a água nas condições dadas, só que antes, precisamos converter a pressão de saturação para Celsius para poder procurar o valor nas tabelas, então, teremos:
Para essa temperatura de saturação, vamos calcular as entalpias e entropias de saturação, então, temos:
Passo 3
Então, substituindo esses valores nas funções de Gibbs apresentadas no passo 1, temos:
E, para o estado vapor, temos:
Passo 4
Agora, para a condição com título de 60%, precisamos primeiro encontrar a entalpia e entropia nesse estado, então, teremos:
Então, para essa condição, o valor da função de Gibbs será:
Então, os três valores são suficientemente próximos para que possamos afirmar que o critério de equilíbrio de fase de Gibbs é satisfeito.