APLICAÇÃO DA TERMODINÂMICA SISTEMAS SIMPLES

Breno Nonato

Farmácia

2013

EQULÍBRIO DE FASES: SUBSTÂNCIA PURA

Condição de espontaneidade - uma substância tem tendência espontânea de mudar para a fase com a menor energia de Gibbs molar.

C(s, grafite) C(s, diamante) G = ?

(1) (2)G = n(Gm(2) -Gm(1))

Se: a uma dada temperatura e pressão

G(2) > G(1)

A fase (1) é termodinâmica mais estável a fase (2) converte-se para a fase (1)

•Variação da energia de Gibbs com a pressão e com a temperatura

dG = VdP - SdT (para uma variação reversível)

Energia de Gibbs molar dGm = VmdP - SmdT

•Se a temperatura for constante: dT=0

Gm = VmP

•Se a pressão for constante: dP=0

Gm = -SmT

•Para o gás ideal PV=nRT , Vm = V/n

Vm = RT/ P

i

f

P

PRTG ln

Porque as substâncias fundem e vaporizam-se??

R: teoria das colisões

Distribuição de Maxuell

Assim, pode-se prever o comportamento da energia de Gibbs em função da pressão e da temperatura

dGm = VmdP - SmdT

Temperatura de transição: é a temperatura em que a uma dada pressão, as energias de Gibbs molares das duas fases são iguais. Portanto não há variação na energia de Gibbs molar, logo as duas fases estão em equilíbrio.

•O estado de equilíbrio de um corpo uniforme é determinado pela especificação de duas quantidades termodinâmicas, como V e U, por exemplo.

•Entretanto, pode acontecer de que no mesmo sistema com V e U definidos, o corpo não seja uniforme quando em equilíbrio térmico, mas divide-se em duas partes uniformes em contato uma com a outra. Estes são estados diferentes.

•Estes estados de uma substância, que podem existir simultaneamente em equilíbrio e em contato são chamados de deferentes fases da substância.

•Veremos agora as condições de equilíbrio de duas fases da mesma substância.

1. A temperatura das duas fases devem ser igual: T1= T2;

2. A pressão das duas fases deve ser igual: P1 = P2, pois as duas fases exercem forças opostas idênticas na superficie de contato;

3. Finalmente, os potenciais químicos das fases devem ser iguais: 1 = 2.

Curva de equilíbrio de fases: P x T

• O potencial químico determina qual fase é a termodinâmicamente estável para uma particular T e P;

• O potencial químico tende para um mínimo;

• No ponto de fusão Tf o s = l;

• No ponto de ebulição Tb. o l = g

Regra das fases:

F = C - P +2

F = nº de graus de liberdade;

C = nº de componentes;

P = nº de fases.

Diagrama de fases da água

Diagrama de fases do carbono

Fazer a descrição do resfriamento

Vimos que a pressão de vapor varia com atemperatura - colisões moleculares

121

2 11ln

TTR

H

P

P vap

Temperatura de ebulição

Pvapor = Patmosférica