diagrama em fases

Ciências da Natureza e suas
Tecnologias - Física
Ensino Médio, 2ª Ano
Diagrama de fase

FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio
Diagrama 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

Sublimação
Fusão Vaporização
Sólido Líquido Gasoso
Solidificação Condensação
Sublimação
Endotérmica
Exotérmica
Diagrama de Fase

Diagrama 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)
Diagrama de Fase

pressão
(atm)
temperatura(ºC)
Diagrama de Fase
Tipos de curvas
1
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.

Diagrama de Fase
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
Curva de vaporização (2)
Delimita as regiões correspondentes às fases líquida e de vapor. Cada ponto

Diagrama de Fase
Substância que aumenta o volume quando aquecida.
Pressão
0
Sólido
Líquido
Vapor
Gás
PT
PC
CO2
- 56,60C Temperatura
5 atm
31 0C
73 atm

Diagrama de Fase
Substância que reduz o volume quando aquecida.
Pressão
0
Sólido
Líquido
Vapor
Gás
PT
PC
H2O
0,01 0C Temperatura
4,58 mmHg
374 0C
218 atm

Diagrama de Fase
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?
Pressão
Dado o diagrama de fases de uma substância, pergunta-se:
A
F
E
B
C
G
D
Sólido
Líquido
Vapor
0 Temperatura

No diagrama de fases da água:
760
Pressão (mmHg)
tA tB
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.
Diagrama de Fase

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.
Diagrama de Fase
Contudo, a influência da pressão sobre o ponto de fusão
não se dá do mesmo modo para as duas substâncias
estudadas.

1. SUBSTÂNCIAS QUE SE DILATAM NA FUSÃO
P (atm)
t (ºC)
Diagrama de Fase
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

Diagrama de Fase
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.

Diagrama de Fase
Pelo diagrama de fases vemos que a temperatura de ebulição
de um líquido depende da pressão exercida sobre ele.
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
Pressão (atm)
DIAGRAMA DE FASE DA ÁGUA
Líquido
Vapor

Diagrama de Fase
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.
A temperatura que a água ferve depende da altitude.

Diagrama de Fase
87 0C
La Paz (3.700m)
Quito (2.850m) 90 0C
Brasília (1.170m) 96 0C
São Paulo (760m) 98 0C
Recife (nível do mar) 100 0C

Diagrama de Fase
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.
Autor desconhecido / disponibilizado por
Wikinaut / GNU Free Documentation
License

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
ÁGUA 20ºC
17,5 mmHg
a
20ºC
ÁGUA
TEMPO
Diagrama de Fase

Diagrama de Fase
• 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.

Diagrama de Fase
17,5 mmHg
a
20ºC
ÁGUA
442 mmHg
a
20ºC
ÉTER
NATUREZA DO LÍQUIDO
Líquidos MAIS VOLÁTEIS possuem
MAIOR PRESSÃO MÁXIMA DE VAPOR

Diagrama de Fase
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.

Diagrama de Fase
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.
p
Líquido
Vapor
p2
p1
L+V
0 1
2 E

Diagrama de Fase
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

Diagrama de Fase
No endereço eletrônico
Imagem: Autor Jakub Steiner / disponibilizado por Boukeas
/ Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported
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.

Diagrama de Fase
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.

Procedimentos
Diagrama de Fase
- 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.

Diagrama 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

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_a
nd_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

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