En “La regla de las fases”, se explicó la Reglas de Gibbs, que permite determinar la cantidad de variables independientes que han de fijarse para establecer el estado de un sistema. En esta oportunidad vemos un ejemplo en donde se aplica la Regla de las Fases.
Determinar los grados de libertad que tiene cada uno de los sistemas planteados a continuación:
*Agua líquida en equilibrio con su vapor.
*Agua líquida en equilibrio con una mezcla de vapor de agua y nitrógeno.
*Una solución líquida de alcohol en agua en equilibrio con su vapor.
1)Para el primer sistema, se tiene agua en equilibrio con su vapor; por lo tanto tenemos un solo componente, y dos fases en equilibrio (líquido y vapor). Por lo tanto:
F= 2 – π + N= 2 – 2 + 1= 1
Por lo tanto, solo se necesita fijar una variable independiente. Por ejemplo, para una presión determinada el agua tiene solo un punto de ebullición. Se fija la presión o la temperatura, para que el sistema consista en agua líquida en equilibrio con su vapor.
2)Para el segundo sistema, agua líquida en equilibrio con una mezcla de vapor de agua y nitrógenos, se tienen dos componentes y dos fases. Por lo tanto:
F= 2 – π + N= 2 – 2 + 2= 2
La adición de un gas inerte (nitrógeno) al agua en equilibrio con su vapor cambia las características del sistema. La temperatura y la presión varían independientemente, pero una vez que estas se fijan, el sistema solo puede existir en equilibrio a una composición particular de la fase vapor.
3)En este caso, se tienen dos componentes (agua y alcohol) y dos fases (líquida y vapor), por lo tanto:
F= 2 – π + N= 2 – 2 + 2= 2
Igual que el caso anterior.
Las variables de la regla de la fases son la temperatura, la presión y la composición de las fases; las variables de la composición se expresan en fracción peso o fracción molar de los componentes en una fase y deben sumar uno para casa fase (por lo tanto al fijar la fracción molar del agua en la fase líquida, automáticamente se fija la fracción molar del alcohol).