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Fases da matéria e diagramas de fases
1.
2. A fase em que uma substância se encontra depende das
condições de pressão e de temperatura a que está submetida.
O estado de determinada substância se caracteriza
pelos valores de sua temperatura, de sua pressão e
de seu volume em dado instante.
Uma substância também pode estar num estado que
corresponda ao equilíbrio entre duas fases ou mesmo
entre as três fases.
3. Cada um dos diagramas de fases é composto de três curvas e representa as
fases da matéria termodinamicamente em função da pressão e da temperatura.
Trecho 1 - Curva de fusão ou
solidificação: é a curva que separa o
estado sólido do líquido. Cada ponto
dela corresponde ao estado de
coexistência das fases sólida e líquida.
4. Cada um dos diagramas de fases é composto de três curvas e representa as
fases da matéria termodinamicamente em função da pressão e da temperatura.
Trecho 2 - Curva de vaporização ou
condensação: é a curva que separa
os estados líquido e gasoso. Em cada
ponto dela coexistem as fases líquida
e gasosa.
5. Cada um dos diagramas de fases é composto de três curvas e representa as
fases da matéria termodinamicamente em função da pressão e da temperatura.
Trecho 3 - Curva de sublimação ou
ressublimação (sublimação inversa):
é a curva que separa diretamente o
estado sólido do gasoso, sem passar
pelo estado líquido, na qual coexistem
as fases sólida e gasosa da
substância.
6. Cada um dos diagramas de fases é composto de três curvas e representa as
fases da matéria termodinamicamente em função da pressão e da temperatura.
Os dois pontos destacados no
diagrama de fases representam,
respectivamente:
o ponto triplo (T), que indica a
pressão pT e temperatura θT da
substância em que coexistem os
três estados físicos em equilíbrio.
7. Cada um dos diagramas de fases é composto de três curvas e representa as
fases da matéria termodinamicamente em função da pressão e da temperatura.
Os dois pontos destacados no
diagrama de fases representam,
respectivamente:
o ponto crítico (C), que indica a
temperatura crítica θC de uma
substância além da qual o estado
gasoso é chamado de gás e não
mais de vapor.
8. Cada um dos diagramas de fases é composto de três curvas e representa as
fases da matéria termodinamicamente em função da pressão e da temperatura.
Os dois pontos destacados no
diagrama de fases representam,
respectivamente:
A pressão correspondente à
temperatura crítica é a pressão de
vapor do ponto crítico, também
chamada pressão crítica (pc).
9. Anote ai: o ponto crítico C determina uma temperatura θC, denominada
temperatura crítica:
acima da temperatura crítica, a substância no estado gasoso
é denominada gás.
abaixo da temperatura crítica, a substância no estado
gasoso é chamada vapor.
Observe que, diferentemente de um gás, o vapor
de uma substância pode ser convertido em líquido
apenas aumentando a pressão exercida sobre ele.
10. Observações:
• Vapor é a substância na fase gasosa a uma temperatura igual ou inferior à
temperatura crítica. O vapor pode ser condensado (transformado em líquido)
ou cristalizado (transformado em sólido) por aumento de pressão, mantida
constante a temperatura;
• Gás é a substância na fase gasosa a uma temperatura superior à temperatura
crítica. Mantida constante a temperatura, o gás não pode ser condensado por
aumento de pressão.
11. Nas figuras, apresentamos, fora de escala, o diagrama de fases para o dióxido de
carbono (CO2) e o diagrama de fases para a água (H2O).
12. Observe que o diagrama da água corresponde a uma exceção:
ADILSONSECCO
Curva a: Curva da sublimação-sublimação inversa
Curva b: Curva da fusão-solidificação
Curva c: Curva da vaporização-condensação
Ponto T: ponto triplo
Ponto C: ponto crítico
13. Observe que para a maioria das substâncias, um aumento da pressão exercida
sobre a substância implica um aumento da temperatura de mudança de estado
físico.
ADILSONSECCO
Essas substâncias aumentam seu
volume durante a fusão, ou seja,
se dilatam!!
14. Entretanto, algumas substâncias diminuem de volume ao sofrer fusão.
nesse caso um aumento de pressão favorece a mudança de estado.
a mudança de estado passa a ocorrer em uma temperatura mais baixa.
Isso ocorre com a água, o ferro,
o bismuto e do antimônio, por
exemplo
ADILSONSECCO
16. R.35 É dado o diagrama de fases de uma substância.
a) O que representam os pontos X, Y, W e Z assinalados no gráfico?
b) Sob pressão normal (1 atm) e à temperatura ambiente (20 °C), em que fase a
substância está?
c) Identifique no diagrama as regiões correspondentes às fases sólida, líquida e
de vapor.
17. O Regelo é um fenômeno segundo o qual algumas substâncias, quando
submetidas a determinada pressão, fundem-se e voltam a solidificar-se quando a
pressão extra é removida.
Mais do que devido à pressão exercida pelos patins, o gelo da pista
derrete à passagem dos patinadores por efeito do atrito que aquece a
região de contato com a lâmina do patim.
18. Porém, o regelo é um dos motivos de haver deslizamento de neve
acumulada no alto das montanhas: o peso aumenta a pressão na base,
provocando a fusão da massa de gelo.
19.
20. Evaporação: processo espontâneo e lento que ocorre na superfície do líquido,
independente da temperatura.
Por exemplo, roupas estendidas em um varal, suor do corpo, superfícies de
lagos.
22. Ebulição: processo no qual há formação tumultuosa de bolhas, ocorrendo em
toda massa líquida. A ebulição se verifica a uma determinada temperatura
(temperatura de ebulição) que depende da pressão exercida sobre a superfície
do líquido.
Por exemplo, a água entra em ebulição a 100ºC, sob
pressão normal (1 atmosfera).
23. Calefação: é uma vaporização forçada, pois realiza-se a uma temperatura
acima do ponto de ebulição.
Nesses casos, o líquido vaporiza antes de atingir a
superfície da chapa.
25. É a passagem de uma fase
sólida para líquida. A
transformação inversa da
fusão é a solidificação.
26. Sublimação é a passagem diretamente da fase sólida para a gasosa. Exemplos:
naftalina e gelo seco (CO2).
A sublimação inversa é também denominada cristalização
e acontece quando uma substância passa diretamente da
fase gasosa para a sólida.
27. Quando um corpo se funde, de modo geral, ele aumenta de volume. Para uma
substância que tenha esse comportamento, observa-se que um aumento na
pressão exercida sobre ela acarreta um aumento em sua temperatura de
fusão (e, consequentemente, em sua temperatura de solidificação).
A vaporização ocorre graças à fuga de partículas através da fronteira líquido-
gás; assim, um aumento na pressão acarreta um aumento na temperatura
de ebulição, pois uma pressão mais elevada tende a dificultar a vaporização,
literalmente empurrando as partículas de volta à superfície do líquido.
E por conta desse fenômeno que foram
desenvolvidas as panelas de pressão.
28. Lei da mudança de fase: Sob pressão constante, durante
a mudança de fase a temperatura permanece constante.
Calor latente (L): Numericamente é a quantidade de calor
que a substância troca (ganha ou perde), por unidade de
massa, durante a mudança de estado, mantendo-se
constante a temperatura.
Experimentalmente, verificamos que a fusão e a
vaporização são processos endotérmicos, ou seja,
consomem calor. Já a liquefação e a solidificação são
processos exotérmicos, ou seja, cedem calor.