mudanças de fase 03

MUDANÇAS DE FASE

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ESTADOS FÍSICOS DA MATERIA

ESTADOS FÍSICOS DA MATERIA

SÓLIDO GÁSLÍQUIDO


TIPOS DE SÓLIDOS

Cristalinos

Amorfos

As moléculas estão dispostas regularmente, formando um cristal

As moléculas não estão dispostas regularmente.

Sua fratura é regular.

Sua fratura não é regular.

Exemplos:sal e açúcar

Exemplo:vidro


ESTADO DE PLASMAESTADO DE PLASMA

É considerado o quarto estado da matéria. É um estado que é atingido com temperaturas e pressões extremamente altas. É um gás ionizado. A grande quantidade de energia faz com que as colisões entre os elétrons sejam tão violentas que eles se separam dos núcleos. É o estado mais abundante do Universo.


MUDANÇAS DE FASE

aumento de temperatura e/ou diminuição de pressão

diminuição de temperatura e/ou amento de pressão


LEIS DAS MUDANÇAS DE FASE

1ª Lei: A uma dada pressão, a temperatura na qual uma substância pura muda de fase é típica da substância.

Substância Ponto de fusão (ºC) (1 atm de pressão)Gelo 0 Chumbo 327Prata 960 Ouro 1063Ferro 1563Platina 1765 Cobre 18032ª Lei: Durante a mudança de fase, mesmo recebendo ou cedendo

calor, uma substância pura não muda de temperatura.

Se durante a mudança de fase, não há mudança de temperatura, a quantidade de calor envolvida em uma mudança de fase não é uma

quantidade de calor sensível

t.c.mQ


CALOR LATENTE

Na transformação do gelo em água, embora o gelo esteja recebendo calor, sua temperatura não varia enquanto não se completa a mudança de fase

Na transformação da água em vapor, embora a água esteja recebendo calor, sua temperatura não varia enquanto não se completa a mudança de fase

Essa temperatura invariável é denomiinada de temperatura de mudança de fase.


Calor latente é a uma quantidade de calor de calor que quanto é fornecida ou retirada de um corpo não provoca mudança na sua temperatura, mas provoca mudança de fase.

O calor latente L de um material informa a quantidade de calor que uma unidade de massa desse material precisa receber ou perder exclusivamente para mudar de estado de agregação. A quantidade de calor necessária para uma certa mudança de fase é determinada através da seguinte expressão:

L.mQ

substância Calor latente de fusão (cal/g)

água 80

álcool 25

alumínio 95

cloreto de sódio 124

cobre 49

chumbo 6

enxofre 119estanho 14

substância latente de fusão (cal/g)

ferro 64

hidrogênio 14

mercúrio 2,7

nitrogênio 6,1

ouro 15

Oxigênio 3,3

Prata 21

Zinco 24


substância Calor latente de vaporização (cal/g)

água 540

álcool 204

cobre 1 288

chumbo 209

enxofre 78

ferro 1 508

Substância Calor latente de vaporização (cal/g)

hidrogênio 108

mercúrio 70

nitrogênio 48

ouro 376

oxigênio 51

prata 559

zinco 475

O calor latente é típico da substância. O calor latente de uma mudança de fase é igual e de sinal contrário ao da mudança de fase contrária: L vaporização da água = 540 cal/g L condensação da água = - 540 cal/g


CURVA DE FUSÃO DA ÁGUA

ghiaccio

Temperatura (°C)

0 °C

ΔQ(quantidade de calor fornecida)

Ruptura térmica

ghiaccio + acqua acquagelo

gelo + água

água

ΔQ2 = m.Lfusão

ΔQ1= m.c gelo .Δt


Temperatura (°C)

100 °C

CURVA DE VAPORIZAÇÃO DA ÁGUA

Ruptura térmica

ΔQ (quantidade de calor fornecida)

acqua água

acqua + vapore água + vaporvapore vapor

ΔQ2 = m.LvaporizaçãoΔQ1= m.c

água .Δtwww.fisicaatual.com.br

Calor cedido ( kJ/mol)

Tem

pera

tura

(0 C)

gelo

água

vapor

aquecimento do gelo

0,941 kJ/mol

fusão6,02 kJ/mol aquecimento do gelo +

água0,941 kJ/mol

água vaporizando40,7 kJ/mol

vapor sendo aquecido0,904 kJ/mol


temperatura de fusão

temperatura de ebulição

Temperatura (°C)

CURVA DE CONDENSAÇÃO DA ÁGUA

liquido + vapore

liquido

vapore

100°C

ΔQ(quantidade de calor)

líquido + vapor

vapor

líquido

ΔQ2 = m.LcondensaçãoΔQ1= m.c vapor .Δt ΔQ3= m.c líquido .Δt


T1

T2

Liga metálica

T°C

calor

sólidosólido

+ líquido

líquido

Apenas as substâncias puras mantém a temperatura constante durante a mudança de fase.


1063°

T°C

calor

sólido

sólido +

líquido

líquido

Metal puro

A vaporização pode ocorrer de três formas distintas:

Evaporação: é a vaporização lenta que ocorre a qualquer temperatura e somente na superfície do líquido. Ex.: evaporação dos rios, secagem de roupa, etc...

Evaporação: é a vaporização lenta que ocorre a qualquer temperatura e somente na superfície do líquido. Ex.: evaporação dos rios, secagem de roupa, etc...

Ebulição: é a vaporização rápida e tumultuada que ocorre somente a uma dada temperatura (ponto de ebulição) e em todo o líquido ao mesmo tempo.

Ebulição: é a vaporização rápida e tumultuada que ocorre somente a uma dada temperatura (ponto de ebulição) e em todo o líquido ao mesmo tempo.

Calefação: é a vaporização mais rápida e tumultuada que ocorre quando uma pequena quantidade do líquido entra em contato com uma grande quantidade de calor. Ex.: pingo de água em uma chapa quente..


Quando colocamos uma panela com água fria no fogo, o calor que ela recebe faz as moléculas da água se moverem mais depressa, de modo que a temperatura da água sobe. Após algum tempo, a água começa a ferver, bolhas se formam nela e vêm para a superfície, e a temperatura permanece constante.Se aumentarmos o fogo, a água ferverá mais depressa, porém, sua temperatura não aumentará. Após começar a ebulição nunca aumente o gás para cozinhar o alimento mais depressa. Você desperdiçará gás.A água em ebulição forma bôlhas porque a pressão do vapor da água é igual à pressão na superfície do líquido. Se aquela pressão fosse menor, as bôlhas não se formariam. Nós definimos o ponto de ebulição de um líquido como a temperatura em que a pressão de vapor é igual à pressão sobre o líquido.Líquidos que se evaporam ràpidamente à temperatura ambiente têm pontos de ebulição baixos. À pressão atmosférica padrão, a água ferve a 100ºC, o álcool etílico a 78,5% o ar líquido a -190º e o hélio a -269ºC, isto é, quase 4 graus acima do zero absoluto.

EBULIÇÃO


Pressão atmosférica

A pressão exercida pelas moléculas de vapor que se chocam com as paredes da bolha

Pressão atmosférica

contra pressão interna.

A água ferve a 100 ° C, pois, a esta temperatura, a pressão de vapor de água torna-se igual a 1 atmosfera: nesta situação, a pressão externa não é mais capaz de destruir as bolhas de vapor que surgem no líquido, que que começa a ferver.


Força de coesão

As partículas da superfície têm que vencer forças de atração de menor intensidade que as presentes no interior do líquido.

EVAPORAÇÃO

A evaporação se dá apenas na superfície do líquido. As partículas da superfície podem ter energia cinética suficiente para superar as forças de atração que as ligam a outras partículas e tornar-se vapor.

O aumento de temperatura e da área de contato do líquido com o ar, faz com que a velocidade de evaporação aumente. Já o aumento da umidade relativa do ar, diminui a velocidade de evaporação. A velocidade com que o líquido evapora é diferente de líquido para líquido. Com a evaporação, o líquido esfria.


CALEFAÇÃO

Quando a água em estado líquido encontra uma superfície sólida em alta temperatura, rapidamente a água atinge sua temperatura de ebulição e passa para o estado gasoso. A calefação explica porque um mágico pode impunemente lamber um ferro em brasa: a umidade da língua entra em calefação e impede o contato com o ferro. Do mesmo modo, pode-se impunemente mergulhar, por um instante, a mão num banho de chumbo fundido, cortar com a mão um jato de ferro ou de vidro em fusão; basta que o operador tome o cuidado de umedecer previamente a mão com líquido volátil, água, álcool etc.


INFLUÊNCIA DA PRESSÃO SOBRE A MUDANÇA DE FASE

Na fusão e solidificaçãoQuase todas as substâncias, ao fundirem, aumentam de volume. No entanto existem algumas exceções, como a água, a prata, o antimônio, o bismuto, que diminuem de volume ao fundirem

Substâncias que aumentam de volume ao fundir: um aumento de pressão aumenta a temperatura de fusão e solidificação.Substâncias que aumentam de volume ao fundir: um aumento de pressão aumenta a temperatura de fusão e solidificação.

Substâncias que diminuem de volume ao fundir: um aumento de pressão diminui a temperatura de fusão e solidificação.Substâncias que diminuem de volume ao fundir: um aumento de pressão diminui a temperatura de fusão e solidificação.

Sob a ação dos pesos, o fio atravessa completamente o bloco de gelo, sem, contudo, dividi-lo em duas partes. Mantida constante a temperatura do bloco, um aumento na pressão sobre o gelo em contato com o fio faz com que este se funda, pois o aumento de pressão diminui a temperatura de solidificação. O fio pode então descer um pouco. Cessada a pressão adicional sobre a água esta volta a solidificar-se, unindo novamente as duas partes do bloco. Isso acontece sucessivamente até que o fio atravesse totalmente o bloco, sem dividi-lo.


Na ebulição e condensação Todas as substâncias aumentam de volume ao entrar em ebulição. A regra é única: um aumento de pressão causa um aumento na temperatura de ebulição e condensação.

Todas as substâncias aumentam de volume ao entrar em ebulição. A regra é única: um aumento de pressão causa um aumento na temperatura de ebulição e condensação.

Com o aumento de altitude, a pressão atmosférica diminui. Isso causa uma diminuição na temperatura de ebulição e condensação.

Nível do mar = 100 0C


A pressão padrão, 76 centímetros de mercúrio, a água ferve a 100ºC. Muitas donas de casa usam panelas de pressão que são fechadas com segurança, de modo que a pressão nelas pode chegar até 2 atmosferas. A temperatura numa panela de pressão é cerca de 119ºC e os alimentos podem ser cozinhados duas ou três vezes mais ràpidamente que numa panela aberta.


Um diagrama de fases mostra a relação entre o estado físico da substância com a temperatura e pressão a que a substância é submetida. O diagrama abaixo é para uma substância que aumenta de volume ao fundir.

DIAGRAMAS DE FASES

Fusão

Ebulição

Fusão

Sublimação

Ponto triplo

CF

CV

CS

CF = curva da fusão: está ocorrendo mudança de fase sólido líquidoCS = curva da sublimação: está ocorrendo mudança de fase sólido vaporCV = curva da vaporização: está ocorrendo mudança de fase líquido vapor

Quando a substância estiver submetida a uma pressão P3 e a uma temperatura T3 , as três fases coexistem em equilíbrio. É o ponto triplo da substância.


Aumentando a pressão: a temperatura de fusão aumenta; a temperatura de ebulição aumenta.

Diagrama de fases da água (diminui de volume ao fundir):

vapor

Aumentando a pressão: a temperatura de fusão diminui; a temperatura de ebulição aumenta.

Pressão

gelo

água

Temperatura

Ponto triplo


Substância que diminui de volume ao fundir (exemplo: água):

mudanças de fase 03

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