O documento discute os diferentes estados físicos da matéria (sólido, líquido e gás), as mudanças de fase entre esses estados e os fatores que influenciam essas mudanças, como temperatura e pressão.

1. MUDANÇAS DE FASE www.fisicaatual.com.br

2. ESTADOS FÍSICOS DA MATERIA SÓLIDO GÁS LÍQUIDO www.fisicaatual.com.br

3. 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 www.fisicaatual.com.br TIPOS DE SÓLIDOS

4. ESTADO 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. www.fisicaatual.com.br

5. MUDANÇAS DE FASE aumento de temperatura e/ou diminuição de pressão diminuição de temperatura e/ou amento de pressão www.fisicaatual.com.br

6. 1 ª 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 327 Prata 960 Ouro 1063 Ferro 1563 Platina 1765 Cobre 1803 2 ª 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 www.fisicaatual.com.br LEIS DAS MUDANÇAS DE FASE

7. 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 www.fisicaatual.com.br 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. Essa temperatura invariável é denomiinada de temperatura de mudança de fase .

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9. 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: www.fisicaatual.com.br substância Calor latente de fusão (cal/g) água 80 álcool 25 alumínio 95 cloreto de sódio 124 cobre 49 chumbo 6 enxofre 119 estanho 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

10. 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 www.fisicaatual.com.br 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

11. ghiaccio Temperatura (°C) 0 °C Δ Q(quantidade de calor fornecida) Ruptura térmica gelo gelo + água água Δ Q 2 = m.L fusão Δ Q 1 = m.c gelo . Δ t www.fisicaatual.com.br CURVA DE FUSÃO DA ÁGUA ghiaccio + acqua acqua

12. Temperatura (°C) 100 °C Ruptura térmica Δ Q (quantidade de calor fornecida) água água + vapor vapor Δ Q 2 = m.L vaporização Δ Q 1 = m.c água . Δ t www.fisicaatual.com.br CURVA DE VAPORIZAÇÃO DA ÁGUA acqua acqua + vapore vapore

13. www.fisicaatual.com.br temperatura de fusão temperatura de ebulição Calor cedido ( kJ/mol) Temperatura ( 0 C) gelo água vapor aquecimento do gelo 0,941 kJ/mol fusão 6,02 kJ/mol aquecimento do gelo + água 0,941 kJ/mol água vaporizando 40,7 kJ/mol vapor sendo aquecido 0,904 kJ/mol

14. Temperatura (°C) liquido + vapore liquido vapore 100°C Δ Q(quantidade de calor) líquido + vapor vapor líquido Δ Q 2 = m.L condensação Δ Q 1 = m.c vapor . Δ t Δ Q 3 = m.c líquido . Δ t www.fisicaatual.com.br CURVA DE CONDENSAÇÃO DA ÁGUA

15. www.fisicaatual.com.br T 1 T 2 Liga metálica T°C calor sólido sólido + 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

16. 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. 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.. www.fisicaatual.com.br A vaporização pode ocorrer de três formas distintas:

17. 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. www.fisicaatual.com.br EBULIÇÃO

18. 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. www.fisicaatual.com.br

19. 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. www.fisicaatual.com.br Força de coesão As partículas da superfície têm que vencer forças de atração de menor intensidade que as presentes no interior do líquido. EVAPORAÇÃO

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21. 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. www.fisicaatual.com.br CALEFAÇÃO

22. Na fusão e solidificação Quase 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 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. www.fisicaatual.com.br INFLUÊNCIA DA PRESSÃO SOBRE A MUDANÇA DE FASE

23. 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. Com o aumento de altitude, a pressão atmosférica diminui. Isso causa uma diminuição na temperatura de ebulição e condensação. www.fisicaatual.com.br Nível do mar = 100 0 C

24. 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. www.fisicaatual.com.br

25. 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. CF = curva da fusão: está ocorrendo mudança de fase sólido líquido CS = curva da sublimação: está ocorrendo mudança de fase sólido vapor CV = curva da vaporização: está ocorrendo mudança de fase líquido vapor Quando a substância estiver submetida a uma pressão P 3 e a uma temperatura T 3 , as três fases coexistem em equilíbrio. É o ponto triplo da substância. www.fisicaatual.com.br Aumentando a pressão: a temperatura de fusão aumenta; a temperatura de ebulição aumenta. DIAGRAMAS DE FASES Fusão Ebulição Fusão Sublimação Ponto triplo CF CV CS

26. Diagrama de fases da água (diminui de volume ao fundir): vapor Aumentando a pressão: a temperatura de fusão diminui; a temperatura de ebulição aumenta. Temperatura Ponto triplo www.fisicaatual.com.br Pressão gelo água

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