Como a temperatura influência nas mudanças de estado físico?

  • Temperatura e energia térmica - As escalas termométricas

Estado sólido

Uma substância no estado sólido possui seus grupamentos atômicos ligados. A ligação entre eles é muito forte e dificulta sua movimentação. Assim, esses grupamentos atômicos possuem apenas uma pequena vibração em torno de uma posição de equilíbrio.

Na fase sólida - é essa a forma de nos referirmos ao estado sólido -, a força de atração entre os grupamentos atômicos não só é grande, como também a distância entre eles é pequeníssima. Portanto, os grupamentos atômicos apenas vibram, como já se disse.

Ao receber energia térmica, um corpo no estado sólido sofre um aumento da temperatura. Seus grupamentos atômicos, então, passam a vibrar com maior intensidade. Esse aumento da vibração dos grupamentos atômicos ocorre até uma determinada temperatura, de acordo com a característica de cada substância.

Nessa temperatura, a energia de vibração dos grupamentos atômicos é tanta que as ligações entre eles começa a ser rompida. Então, pára o aumento da temperatura e o sólido entra em fusão, ou melhor, muda de estado físico, passando para a fase líquida.

Estado líquido

No estado líquido, os grupamentos atômicos de uma substância possuem pouco movimento, que é constante e desordenado. A força de atração entre eles é mediana e a distância é muito pequena.

Quando fornecemos energia térmica a um líquido, ocorre um aumento da temperatura, pois seus grupamentos atômicos passam a se movimentar cada vez, com maior intensidade. Da mesma maneira que nos sólidos, esse aumento da velocidade dos grupamentos atômicos ocorre até uma determinada temperatura, a qual é característica de cada substância. Nessa temperatura, a força de ligações entre eles passa de mediana a fraca.

Nesse momento ocorre a ebulição, uma rápida formação de vapor. Durante a mudança de estado físico, não ocorre aumento na temperatura, pois a energia está sendo utilizada para que os grupamentos atômicos desprendam-se uns dos outros e, assim, a substância passe para o estado gasoso.

Estado gasoso

Na fase gasosa, os grupamentos atômicos se movimentam com muita velocidade, a força de atração entre eles é fraca e a distância muito grande. Com o ganho de energia térmica a substância no estado gasoso tem sua temperatura aumentada. Seus grupamentos atômicos se movimentam com velocidade cada vez maior. Sendo assim, uma substância no estado gasoso não tem forma nem volume constante (definido). Ocupa o espaço que encontrar, pois os grupamentos atômicos movimentam-se livremente em todas as direções.

Na fase sólida as substâncias possuem forma e volume constante. Já na fase líquida as substâncias possuem volume constante, mas tomam a forma do recipiente que ocupam.

Nomenclatura

Ganho ou perda de energia térmica por um corpo modifica somente a quantidade de energia de movimento dos grupamentos atômicos. Podemos classificar esses fenômenos como fenômenos físicos. A transformação energética ocorrida nesses corpos possibilita as mudanças de estado físico das substâncias que o compõem. Na fase gasosa nem volume nem a forma são constantes para uma substância.

Essas transformações recebem nomes especiais:

  • A passagem do estado sólido para o estado líquido, que ocorre com o ganho de energia térmica, recebe o nome de fusão.
  • A passagem do estado líquido para o estado gasoso, que acontece com o ganho de energia térmica, recebe o nome de ebulição.
  • A passagem direta do estado sólido para o estado gasoso, que decorre do ganho rápido de grande quantidade de energia térmica, recebe o nome de sublimação.
  • A passagem do estado líquido para o estado sólido, que sucede com a perda de energia térmica, recebe o nome de solidificação.
  • A passagem do estado gasoso para o estado líquido, que ocorre com a perda de energia térmica, recebe o nome de condensação.
  • A passagem direta do estado gasoso para o estado sólido, a qual ocorre com a perda rápida de grande quantidade de energia térmica, recebe o nome de ressublimação.

1. CALOR E MUDANÇA DE ESTADO Toda matéria, dependendo da temperatura, pode se apresentar em três estados: sólido, l&iacu... Pressione TAB e depois F para ouvir o conteúdo principal desta tela. Para pular essa leitura pressione TAB e depois F. Para pausar a leitura pressione D (primeira tecla à esquerda do F), para continuar pressione G (primeira tecla à direita do F). Para ir ao menu principal pressione a tecla J e depois F. Pressione F para ouvir essa instrução novamente.

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sobre: Física

1. CALOR E MUDANÇA DE ESTADO

Toda matéria, dependendo da temperatura, pode se apresentar em três estados: sólido, líquido e gasoso.
As possíveis mudanças de estado, quando uma substância recebe ou cede calor, estão esquematizadas na figura abaixo:

  

Como a temperatura influência nas mudanças de estado físico?
   

Quando, à pressão constante, uma substância recebe (absorve) calor sensível, sua temperatura aumenta: se o calor é latente, ocorre mudança de estado, mantendo-se a mesma temperatura. 

O gráfico ilustra a variação da temperatura de uma substância em função do calor absorvido pela mesma.

Como a temperatura influência nas mudanças de estado físico?

Como a temperatura influência nas mudanças de estado físico?

Importante:

1) O termo sublimação é usado para designar a mudança sólidoÛ gasoso. Alguns autores classificam a passagem sólidoè gasoso como sublimação direta ou 1ª sublimação, e a passagem gasosoè sólido como sublimação inversa ou 2ª sublimação.

Na CNTP o melhor exemplo de sublimação é o da naftalina, que passa do estado sólido diretamente para o gasoso.
2)A mudança líquidoè gasoso, que chamamos vaporização, deve ser subdividida em:

a) Evaporação: é um processo espontâneo e lento, que se verifica a uma temperatura qualquer e depende da área de contato.
Na evaporação, quanto maior a área de contato mais rapidamente se processa a passagem do estado líquido para o gasoso.
b) Ebulição: é um processo que se verifica a uma determinada temperatura (a pressão tem influência sobre a temperatura, veremos posteriormente). Logo é um processo forçado. É mais rápido que a evaporação.
c) Calefação: ocorre quando uma massa de líquido cai sobre uma superfície aquecida a uma temperatura superior a temperatura de ebulição do líquido.
A calefação é um processo quase instantâneo. Ao observarmos gotas d’água caírem sobre uma chapa bem quente, notamos que as gotas vaporizam rapidamente emitindo um chiado característico.

2. CALOR LATENTE

Calor latente de mudança de estado L é a quantidade de calor, por unidade de massa, que é necessário fornecer ou retirar de um dado corpo, a uma certa pressão, para que ocorra a mudança de estado, sem variação de temperatura.

Matematicamente:
 

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Da definição de calor latente resulta sua unidade de medida: cal/g , J/g, KJ/kg, BTU/lb, etc.
A quantidade de calor envolvida na mudança de estado decorre da definição de calor latente.

Q = m.L

Importante: 

  • À pressão constante, toda substância sofre mudança de estado a uma determinada temperatura.
  • À pressão constante, durante a mudança de estado a temperatura se mantém constante.
  • Nas mesmas condições, a quantidade de calor recebida (absorvida) ou cedida (liberada) por uma dada substância, durante a mudança de estado, é, em valor absoluto, igual para a unidade de sua massa.

Exemplo:

calor latente de fusão do gelo:  LF = 80cal/g
calor latente de solidificação da água: LS = - 80 cal/g
O sinal (+) refere-se à quantidade de calor recebida (absorvida) pela substância, e o sinal (-) à quantidade de calor cedida (liberada) pela mesma.

3. INFLUÊNCIA DA PRESSÃO

A pressão influi sobre as temperaturas em que ocorrem as mudanças de estado físico.

3.1 INFLUÊNCIA NA FUSÃO

   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.

   A pressão influencia a temperatura de fusão desses dois grupos de maneira distinta, vejamos.

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Como a temperatura influência nas mudanças de estado físico?

 Tudo o que foi dito sobre a temperatura de fusão também é válido para a temperatura de solidificação.

3.2 INFLUÊNCIA NA EBULIÇÃO

   A influência da pressão sobre a ebulição é muito mais simples que sobre a fusão, pois a regra agora é única:

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    Como a temperatura influência na mudança de estado físico?

    As moléculas de água a -1 °C encontram-se em estado sólido e a 0 °C ocorre a mudança (ponto de fusão) de gelo a 0 °C para água a 0 °C. Quando atinge a temperatura de 100 °C, realiza uma nova mudança de estado (vaporização), passando do estado líquido para o gasoso.

    Qual e a influência da temperatura e da pressão na mudança de estado?

    Verifica-se experimentalmente que, se variarmos a pressão exercida sobre uma substância, a temperatura na qual ela muda de fase sofre alterações. Assim o gelo se funde a 0 ºC e a água ferve a 100 ºC quando a pressão for de 1 atm. Quando uma substância se funde, de modo geral ela aumenta de volume.

    Como a temperatura influência nas mudanças de estado físico e na organização dos átomos?

    Como a temperatura está relacionada com a agitação molecular, quanto maior a temperatura, maior a agitação e os átomos e moléculas de um sólido passam a oscilar em torno da posição em que se encontram, também chamada de ponto de equilíbrio.