Química

Equilíbrio Líquido-Vapor I. Introdução

Considerando um sistema isolado, com fase vapor e líquido em contato direto, o equilíbrio termodinâmico está relacionado com o movimento relativo das moléculas em relação á interface que divide as fases. Devido ao efeito da temperatura, as moléculas movimentam-se aleatoriamente uma em relação as outras, inclusive nas mediações da interface líquido-vapor. O equilíbrio líquido-vapor ocorre quando as unidades por quantidade de tempo das moléculas que atravessam a interface em um sentido se igualam ao outro sentido (líquido → vapor) e (vapor → líquido). Assim sendo não ocorrem variações das propriedades macroscópicas de um determinado sistema em função do tempo decorrido. Então, pode-se dizer ainda que todos os potenciais que possam afetar as condições de equilíbrio do sistema vão ser igualados.

As equações de equilíbrio líquido-vapor para um sistema fechado à temperatura (T) e pressão (P) constantes, contendo componentes (n), são dadas pela igualdade das pressões, das temperaturas e dos potenciais químicos para todos os componentes em ambas as fases:

O potencial químico, por sua vez, é a variação na energia livre de Gibbs por cada mol de substância adicionado ao sistema, em um processo em que temperatura e pressão são constantes (TIPLER, 1991)

A energia de Gibbs molar Gm de uma substância depende da fase em que ela se encontra. Desta forma, é de se esperar que Gmda água na fase líquida e na fase vapor sejam diferentes nas mesmas condições de temperatura e pressão.

Vm é o volume molar da substância
Sm é a entropia molar

Desta forma, de acordo com a equação 3, as energias de Gibbs molar para a fase líquida dGm L e para a fase vapor dGm V podem ser descritas como: dGm L= Vm Ldp - Sm L dT dGm V= Vm Vdp - Sm V dT

Para fases em equilíbrio, as variações de suas energias de Gibbs são iguais:
Vm Ldp - Sm L dT = Vm Vdp - Sm V dT
[Sm V -Sm L] dT = [Vm V - Vm L] dp [7]
Nomeando de ΔevapS a diferença entre