Alternativa Correta: A – C = 3; P = 3; F = 2

Tema central da questão:

Esta questão trata do Princípio das Fases de Gibbs, muito cobrado em concursos para a área de mecânica. O domínio sobre o número de componentes (C), número de fases (P) e graus de liberdade (F) é fundamental para compreender fenômenos como reações em equilíbrio, comuns em operações industriais.

Resumo teórico:

A Regra das Fases de Gibbs é expressa por: F = C – P + 2, onde:

• C: Número de componentes independentes químicos no sistema.
• P: Número de fases físicas presentes (sólido, líquido, gás).
• F: Graus de liberdade – quantos parâmetros (como temperatura ou pressão) podemos variar sem alterar o número de fases.

Fonte: CALLISTER, W. D. – Fundamentos da Ciência e Engenharia dos Materiais.

Justificando a alternativa correta:

Na reação dada, temos:

• M(s) (metal sólido)
• MO(s) (óxido sólido)
• CO₂(g) (gás)
• CO(g) (gás)

Fases (P): Três – 1ª fase: M(s); 2ª fase: MO(s); 3ª fase: mistura gasosa CO₂(g) + CO(g) (todos os gases misturados contam como uma única fase gasosa).

Componentes (C): Três – São as substâncias independentes necessárias para descrever o sistema. A reação envolve M, O e C (respectivamente vindos de M, MO e CO/CO₂). Assim, C = 3.

Graus de liberdade (F): Aplicando Gibbs, F = C – P + 2 → F = 3 – 3 + 2 = 2.

Portanto, a alternativa A está correta.

Análise das alternativas incorretas:

• B: P = 4 (erro, pois os gases formam uma só fase); F = 1 (erro no cálculo).
• C: C = 4 (excesso de componentes; não são independentes); F = 3 (cálculo errado).
• D: C = 2 e P = 2 (subestima o total; gases são uma única fase e há três componentes).

Estrategicamente, lembre-se: gases distintos na mesma mistura contam como uma só fase. Conte componentes levando em conta substâncias independentes, não apenas reagentes ou produtos listados.

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