É possível utilizar o conceito de energia livre para se analisar a influência da composição sobre a constituição de fases. Consideraremos, agora, principalmente os sistemas de dois componentes, mas indicaremos, quando necessário, como proceder para estender as conclusões ao caso de sistemas de vários componentes.
A mistura de dois componentes miscíveis, que produz uma solução homogênea, é sempre um processo irreversível. Depois de misturados, uma separação completa é impossível, a menos que tivéssemos a ajuda do lendário e nanométrico “Demônio de Maxwell”.
O famoso “demônio” criado pelo físico escocês James Clerk Maxwell (1) (Veja animação na Figura 11.f), no século XIX, é um minúsculo ser inteligente que conseguiria observar as moléculas de um sistema físico, separá-las pela velocidade e, assim, reduzir a entropia (desordem) do sistema ao ser capaz de separar misturas, molécula por molécula (Leia (1) abaixo) .
Assim, o ato de misturar sempre aumenta a entropia, e é de se esperar que este aumento seja máximo nas vizinhanças da composição 50-50. A linha tracejada na Fig. 11.g. representa a entropia dos componentes, em todas as composições, antes de se fazer a mistura. O aumento da entropia devido ao ato de misturar é simplesmente a diferença entre a ordenada da curva de entropia total e a linha tracejada. Esta quantidade, a entropia de mistura, designada pelo símbolo S, indica um aumento da entropia, e, de modo equivalente, uma diminuição da energia livre (G). Concretamente, significa uma tendência por parte dos dois componentes de se misturarem formando soluções sólidas (G=H-TS).
Figura 11.f – O demônio de Maxwell (Leia a referência (1) deste Tópico)
Figura 11.g – Entropia total antes e após a mistura. A entropia (desordem) cresce com o ato de misturar.