diagrama em fases
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Ciências da Natureza e suas Tecnologias - Física
Ensino Médio, 2ª Ano
Diagrama de fase
FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioDiagrama de Fase
Estuda as fases em que
uma substância pura pode
se apresentar, de acordo
com as condições de
pressão e de temperatura
a que está submetida.
A neblina que se observa
na foto resulta da
transformação do vapor
d’água em gotículas de
água.Imagem: Autor Simon Johnston / Creative Commons Attribution-Share Alike
2.0 Generic
Sólido Líquido Gasoso
Fusão Vaporização
CondensaçãoSolidificação
Sublimação
Sublimação
Endotérmica
Exotérmica
FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioDiagrama de Fase
FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioDiagrama de Fase
A fase em que uma substância se encontra depende de suas
condições de pressão e temperatura, podendo também estar
num estado que corresponda ao equilíbrio entre duas fases ou
mesmo entre as três fases.
Representando os diferentes estados da substância num
gráfico do tipo p x t, obtém-se o denominado Diagrama de
Fases da Substância.
pressão (atm)
temperatura(ºC)
FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioDiagrama de Fase
pressão
(atm)
temperatura(ºC)
FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioDiagrama de Fase
Tipos de curvas1
2
3
T
Curva de fusão (1)
Delimita as regiões correspondentes às fases sólida e líquida. Cada ponto
dela é representativo de um estado de equilíbrio entre essas fases.
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Ponto Crítico PC (ponto superior da curva 2)
Acima da temperatura, a substância encontra-se na fase gasosa (gás) e não
pode ser liquefeita, independente da sua pressão.
Ponto triplo ou tríplice (T)
Estado comum às três curvas; é representativo do equilíbrio entre as três fases
da substância.
Curva de sublimação (3)
Delimita as regiões correspondentes às fases sólida e de vapor. Cada ponto
dela é representativo de um estado de equilíbrio entre essas fases.
Curva de vaporização (2)
Delimita as regiões correspondentes às fases líquida e de vapor. Cada ponto dela é representativo de um estado de equilíbrio entre essas fases.
Pressão
0
Substância que aumenta o volume quando aquecida.
Sólido
Vapor
Líquido
Gás
PT
PC
- 56,60C Temperatura
CO2
5 atm
31 0C
73 atm
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Pressão
0
Substância que reduz o volume quando aquecida.
Sólido
Vapor
Líquido
Gás
PT
PC
0,01 0C Temperatura
H2O
4,58 mmHg
374 0C
218 atm
FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioDiagrama de Fase
Pressão
0 Temperatura
A
F
E
B
C
G
D
Dado o diagrama de fases de uma substância, pergunta-se:
Que mudança de fase ocorre quando a substância passa do estado
A para o estado B e quando passa do estado B para o estado C?
Sólido
Vapor
Líquido
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No diagrama de fases da água:
760
tA tB
Pressão (mmHg)
t (°C)
As temperaturas tA e tB são,
respectivamente:
a) pontos normais de fusão e ebulição.
b) pontos normais de ebulição e fusão.
c) pontos de sublimação e fusão.
d) pontos de ebulição e sublimação.
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Pela análise do diagrama de fases do dióxido de carbono
e da água, observa-se que a temperatura de fusão (e de
solidificação) depende da pressão a que a substância
está submetida.
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Contudo, a influência da pressão sobre o ponto de fusão
não se dá do mesmo modo para as duas substâncias
estudadas.
P (atm)
t (ºC)
1. SUBSTÂNCIAS QUE SE DILATAM NA FUSÃO
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Sólido
Líquido
É o que acontece na
maioria das substâncias
e corresponde ao
comportamento do CO2.
O aumento da pressão
faz aumentar a
temperatura de fusão.
T
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O Físico irlandês John
Tyndall (1820 -1893)
descreveu e documentou o
experimento do regelo. Ele
consiste em pendurar um fio
de metal fino, com pesos
adequados nas pontas, sobre
um bloco de gelo a uma
temperatura inferior a 0 ºC.
Pelo diagrama de fases vemos que a temperatura de ebulição
de um líquido depende da pressão exercida sobre ele.
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Para qualquer
substância, se a pressão
externa aumentar, o
líquido ferverá numa
temperatura mais
elevada.
5
4
3
2
1
0
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Temperatura em ºC
Pre
ss
ão
(a
tm)
DIAGRAMA DE FASE DA ÁGUA
Líquido
Vapor
A temperatura que a água ferve depende da altitude.
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A água, em particular, ferve a 100 ºC ao nível do mar, onde a
pressão atmosférica é normal (1 atm). Em maiores altitudes, a
ebulição da água ocorre em temperatura mais baixas, porque
a pressão atmosférica é menor.
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87 0C
Recife (nível do mar) 100 0C
São Paulo (760m) 98 0C
Brasília (1.170m) 96 0C
Quito (2.850m) 90 0C
La Paz (3.700m)
No interior de uma panela de pressão, a água está sujeita a uma
pressão maior que uma atmosfera (1 atm) e, por isso, ferve a
uma temperatura superior a 100 ºC. Em consequência, os
alimentos cozinham em menos tempo.
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Auto
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or
Wik
inaut / G
NU
Fre
e D
ocum
enta
tion
Lic
ense
Temos um líquido que se encontra em um
recipiente fechado e que entre o líquido e a tampa do recipiente
tem vácuo.
VÁCUO
0 mmHg
a
20ºCÁGUA
17,5 mmHg
a
20ºC
ÁGUA
TEMPO
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• A pressão que o vapor exerce no equilíbrio líquido-vapor denomina-
se PRESSÃO MÁXIMA DE VAPOR
• Inicialmente o líquido evapora rapidamente e, depois que essa
evaporação vai diminuindo, até ficar constante.
17,5 mmHg
a
20ºC
ÁGUA
442 mmHg
a
20ºC
ÉTER
NATUREZA DO LÍQUIDO
Líquidos MAIS VOLÁTEIS possuem
MAIOR PRESSÃO MÁXIMA DE VAPOR
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26 mmHg
a
27ºC
ÁGUA
79 mmHg
a
47ºC
ÁGUA
TEMPERATURA EM QUE SE ENCONTRA O LÍQUIDO
Como a formação dos vapores é um fenômeno endotérmico,
um aumento de temperatura favorece a sua formação, aumentando, assim,
a pressão máxima dos vapores.
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Levando em conta que a pressão máxima de vapor
corresponde ao equilíbrio líquido-vapor da substância, a
curva das pressões máximas de vapor, no DIAGRAMA DE
FASES, é a curva de VAPORIZAÇÃO.
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p
Vapor
Líquido
p1
L+V
0 1
p2
2 E
Tendo em vista o momento em que um líquido se
encontra em equilíbrio com seu vapor, leia as
afirmações a seguir:
I. A evaporação e a condensação ocorrem com a mesma
velocidade.
II. Não há transferência de moléculas entre o líquido e o vapor.
III. A pressão de vapor do sistema se mantém constante.
IV. A concentração do vapor depende do tempo.
Das afirmações citadas, são FALSAS:
a) I e III. b) II e IV. c) II e III.
d) I e II. e) III e IV.
V
F
V
F
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No endereço eletrônico
http://www.galileo.fr.it/marc/termologia_e_termodinamica/
diagrama_equilibrio/hplab.htm, você poderá, por meio de
uma simulação, verificar em que fase uma substância se
encontra conforme o valor da pressão e da temperatura.
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Objetivo: reproduzir a experiência do regelo de Tyndall.
Material:
- bloco de gelo a cerca de -1ºC;
- 2 suportes de madeira;
-1 fio fino de arame;
-2 pesos de 500 g.
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Procedimentos
- Coloque o bloco de gelo apoiado sobre os dois suportes
de madeira, de modo que a parte central fique livre.
- Em seguida, prenda os pesos nas extremidades do fio
de arame e passe esse fio sobre o bloco, deixando os
pesos pendentes.
- Depois, verifique se há alguma modificação visível na
região do gelo atravessada pelo arame.
- Por fim, explique por que o fio atravessa o gelo e este
permanece íntegro.
FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioDiagrama de Fase
• JUNIOR, Francisco Ramalho. Os fundamentos
da Física. Vol. 2. 9.ed. rev. e ampl. São Paulo:
Moderna, 2007.
• TORRES, Carlos Magno A. Física – Ciência e
Tecnologia. Vol 2. 2.ed. São Paulo: Moderna,
2010.
• Site:
http://osfundamentosdafisica.blogspot.com.br
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Tabela de Imagens
n° do slide
direito da imagem como está ao lado da foto
link do site onde se consegiu a informação Data do Acesso
2 Autor Simon Johnston / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Knapps_and_Knapps_Loch_Area_-_geograph.org.uk_-_100108.jpg
03/09/2012
18 Autor desconhecido / disponibilizado por Wikinaut / GNU Free Documentation License
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pressure_cooker.jpg
03/09/2012
24 Autor Jakub Steiner / disponibilizado por Boukeas / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gorilla-thinclient.svg
03/09/2012