Exercícios de Fases Exercicios de revisão Lista 2 com respostas

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Equilíbrio de fases
Exercícios de Sistemas binários com formação de composto intermediário
Considere o diagrama sólido-líquido de dois componentes A e B que formam o composto C com fusão congruente. Para um magma de massa igual a 100 kg responda as perguntas a seguir:.
Exercício 1
Qual a massa de A, B e C no ponto com composição global de 60% de A?
Qual a fase primária da cristalização e quanto desta fase pode se obter pura para o sistema com composição global de 60% de A? Indique na figura a temperatura correspondente.
Para o ponto 60% de A temos:
80 kg de A reagem com 20 kg de B e formam 100 kg de C
60 kg de A reagem com 60 x 20/80 = 15 kg de B e formam (60+15) kg de C = 75 kg C
O sistema terá 75 kg de C e (40-15) = 25 kg de B
 Fase primária: C(s)
Máxima quantidade: m(s) (80-60) = m(l) (60-10)
20 m(s) = 50 m(l)
m(l) = 0,4 m(s)
m(l) = m(s) = 100 = 0,4 m(s) + m(s) = 1,4 m(s) = 100
m(s) = 100/1,4 = 71,4 kg
C
B
A
Exercício 2
Qual a fase primária da cristalização e quanto desta fase pode se obter pura para o sistema com composição global de 70% de A?
Fase primária: C(s)
Máxima quantidade: m(s) (80-70) = m(l) (70-10)
10 m(s) = 60 m(l)
m(l) = 0,17 m(s)
m(l) = m(s) = 100 = 0,17 m(s) + m(s) = 1,17 m(s) = 100
m(s) = 100/1,17 = 85,5 kg
Para o sistema a 900OC e composição global de 70% de A, indique: massa total de sólido, massa total de líquido e a composição do líquido.
Esse sistema tem originalmente:
80 kg de A reagem com 20 kg de B e formam 100 kg de C
70 kg de A reagem com 70 x 20/80 = 17,5 kg de B e formam (70+17,5) kg de C = 87,5 kg C
O sistema terá 87,5 kg de C e (30-17,5) = 12,5 kg de B
A 900oC o sistema terá um líquido com 12,5 kg de B e algo de C
A quantidade de C(s) será 
m(s) (80-70) = m(l) (70-40)
10 m(s) = 30 m(l)
m(l) = 0,33 m(s)
m(l) = m(s) = 100 = 0,33 m(s) + m(s) = 1,33 m(s) = 100
m(s) = 100/1,33 = 75 kg de C(s)
m(l) = 25 kg de líquido total, sendo 12,5 de B e 12,5 kg de C
% de B = 50%
% de C = 50% 
Exercício 3
Para o sistema com composição global 80% de A, qual a massa de A, B e C? A que temperatura o sistema começa cristalizar e quantas e quais fases tem nesse momento?
Esse sistema corresponde a C puro e cristaliza a 1100OC, nesse momento líquido e sólido estarão no equilíbrio.
Exercício 4
Para o sistema com composição global 90% de A, qual a massa de A, B e C? A que temperatura o sistema começa cristalizar e quantas e quais fases tem nesse momento?
Esse sistema é o eutético C-A começa a cristalizar a 1000OC e nesse momento terá 3 fases (líquido eutético, C (s) e A (s)). O líquido eutético tem 50% de A e 50% de C.
20 kg de B reagem com 80 kg de A e formam 100 kg de C
10 kg de B reagem com 80 x 10/20 = 40 kg de A e formam 50 kg de C 
O sistema terá 50 kg de C e 50 kg de A
Exercício 5
Qual a fase primária da cristalização e quanto desta fase pode se obter pura para o sistema com composição global de 85% de A?
A fase primária de cristalização é C(s)
Se podem obter: m(s) ((85-80) = m(l) (90-85)
m(s) = m(l) por tanto m(s) = 50 kg (o total é 100 kg)
Para o sistema a 1050OC e composição global de 85% de A, indique: massa total de sólido, massa total de líquido e a composição do líquido.
20 kg de B reagem com 80 kg de A e formam 100 kg de C
15 kg de B reagem com 80 x 15/20 = 60 kg de A e formam 75 kg de C 
O sistema terá 75 kg de C e 25 kg de A
A 1050oC o sistema terá um líquido com aproximadamente a composição global e o primeiro cristal primário.
Composição do líquido: % de A = 25/100 = 25% e % de C = 75%
Exercício 6
Qual a fase primária da cristalização e quanto desta fase pode se obter pura para o sistema com composição global de 95% de A?
A fase primária de cristalização é A(s)
Podemos obter pura:
m(s) (100-95) = m(l) (95-90)
m(s) = m(l)
m(s) máxima 50 kg de A
Para o sistema a 1050OC e composição global de 95% de A, indique: massa total de sólido, massa total de líquido e a composição do líquido.
20 kg de B reagem com 80 kg de A e formam 100 kg de C
5 kg de B reagem com 80 x 5/20 = 20 kg de A e formam 25 kg de C 
O sistema terá 25 kg de C e 75 kg de A
m(l) (95-92,5) = m(s) (100-95)
m(l) 2,5 = m(s) 5
m(l) = 2 m(s) 
m(l) = m(s) = 2 m(s) + m (s) = 3 m(s)
m(s) = 100/3 = 33,3 kg
m(l) – 100 -33,3 = 66,7 kg
O líquido terá todo o C, ou seja 25 kg
% de C no líquido 100 x 25/66,7 = 37,5%
% de A no líquido = 62,5%
Caso existam diferenças entre suas respostas e as deste gabarito, pergunte na sala de aula.