Fugacidade

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Termodinâmica
A máquina térmica de Carnot clássica
Ramos Clássica Estastística Química Termodinâmica quântica Equilíbrio / Não-equilíbrio
Leis Zero Primeira Segunda Terceira
Sistemas Sistema fechado Sistema aberto Sistema isolado Estado Equação de estado Gás ideal Gás real Estado da matéria Fase (matéria) Equilíbrio Volume de controle Instrumentos Processos Isobárico Isoórico Isotérmico Adiabático Isentrópico Isentálpico Quase estático Politrópico Expansão livre Reversibilidade Irreversibilidade Endorreversibilidade Ciclos Máquinas térmicas Bombas de calor Eficiência térmica
Propriedades dos sistemas Nota: Variáveis ​​conjugadas em itálico Diagramas de propriedades Propriedades extensivas e intensivas Funcões de processos Trabalho Calor Funções de estado Temperatura / Entropia (introdução) Pressão / Volume Potencial químico / Número de partículas Qualidade do vapor Propriedades reduzidas
Propriedades dos materiais Bases de dados de propriedades Capacidade térmica específica  ${\displaystyle c=}$ ${\displaystyle T}$ ${\displaystyle \partial S}$ ${\displaystyle N}$ ${\displaystyle \partial T}$ Compressibilidade  ${\displaystyle \beta =-}$ ${\displaystyle 1}$ ${\displaystyle \partial V}$ ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle \partial p}$ Dilatação térmica  ${\displaystyle \alpha =}$ ${\displaystyle 1}$ ${\displaystyle \partial V}$ ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle \partial T}$
Equações Teorema de Carnot Teorema de Clausius Relação fundamental Lei dos gases ideais Relações de Maxwell Relações recíprocas de Onsager Equações de Bridgman Tabela de equações termodinâmicas
Potenciais Energia livre Entropia livre Energia interna ${\displaystyle U(S,V)}$ Entalpia ${\displaystyle H(S,p)=U+pV}$ Energia livre de Helmholtz ${\displaystyle A(T,V)=U-TS}$ Energia livre de Gibbs ${\displaystyle G(T,p)=H-TS}$
História Cultura História Geral Entropia Leis dos gases Máquinas de "movimento perpétuo" Filosofia Entropia e vida Catraca browniana Demônio de Maxwell Paradoxo da morte pelo calor Paradoxo de Loschmidt Sinergética Teorias Teoria calórica Vis viva ("força viva") Equivalente mecânico do calor Força motriz Publicações chave Uma investigação sobre a fonte ... atrito Sobre o equilíbrio de substâncias heterogêneas Reflexões sobre a força motriz do fogo Linhas do tempo Termodinâmica Motores térmicos Arte Educação Superfície termodinâmica de Maxwell Entropia como dispersão de energia
Cientistas Bernoulli Boltzmann Bridgman Carathéodory Carnot Clapeyron Clausius de Donder Duhem Gibbs von Helmholtz Joule Kelvin Lewis Massieu Maxwell von Mayer Nernst Onsager Planck Rankine Smeaton Stahl Tait Thompson van der Waals Waterston
Outros Nucleação Automontagem Auto-organização Ordem e desordem
Categoria
v d e

A fugacidade (f) é uma propriedade termodinâmica intensiva criada de forma a generalizar a equação diferencial do potencial químico, dada, para um gás ideal, por:

$${\displaystyle d\mu =RT\,d\ln p\quad (1)}$$

onde µ é o potencial químico, R é a constante universal dos gases perfeitos e p é a pressão. No caso de uma substância real, a fugacidade f substitui a pressão na equação (1), tornando-se:

$${\displaystyle d\mu =RT\,d\ln f\quad (2)}$$

com a equação (2) sendo totalmente geral, válida para qualquer substância em fase gasosa, líquida ou sólida. No caso dos gases reais, sua relação com a pressão do gás é dada através de um fator empírico, chamado coeficiente de fugacidade φ, definido por:

$${\displaystyle \phi (T,p)=f/p\quad (3)}$$

À medida que o gás se aproxima da idealidade, a fugacidade do gás se confunde com a pressão que este exerce sobre o recipiente que o contém, ou seja:

$${\displaystyle \lim _{p\rightarrow 0}f=p\quad (4)}$$

A fugacidade, como uma propriedade termodinâmica, é considerada uma função de estado, e sua diferencial total é dada por:

$${\displaystyle f=f(T,p)}$$

$${\displaystyle df=\left({\frac {\partial f}{\partial T}}\right)_{p}dT+\left({\frac {\partial f}{\partial p}}\right)_{T}dp\quad (5)}$$

Geralmente, essa diferencial é expressa em termos de um logaritmo natural, como:

$${\displaystyle d\ln f=\left({\frac {\partial \ln f}{\partial T}}\right)_{p}dT+\left({\frac {\partial \ln f}{\partial p}}\right)_{T}dp\quad (6)}$$

Da equação (1), observa-se que:

$${\displaystyle d\ln f=d\mu /RT}$$

Logo:

$${\displaystyle \left({\frac {\partial \ln f}{\partial \ln p}}\right)_{T}=Z\quad (7)}$$

$${\displaystyle \left({\frac {\partial \ln f}{\partial T}}\right)=\Delta _{\mathrm {trs} }H/RT^{2}\quad (8)}$$

Onde, na equação (8), ${\displaystyle \Delta _{\mathrm {trs} }H}$ representa a variação de entalpia que acompanha a transição do estado atual da substância ao estado de gás ideal.

Então, conclui-se que a diferencial total do logaritmo neperiano da fugacidade será dada por:

$${\displaystyle d\ln f=(V_{m}/RT)dp+(\Delta _{\mathrm {trs} }H/RT^{2})dT\quad (9)}$$