O gráfico abaixo mostra a mudança de temperatura e as mudanças de estado físico de um material

Introdução:

Existem três estados de agregação ou estados físicos para a água, que são: sólido, líquido e gasoso. A passagem de um estado para outro se dá por aquecimento ou resfriamento do sistema.

No momento em que se passa de um estado físico para outro, a temperatura se mantém constante até que toda a substância termine de mudar de estado. Por exemplo, ao aquecermos o gelo, ao nível do mar, sua temperatura irá aumentar gradativamente, até que ao atingir 0°C (Ponto de Fusão (PF)) ele começará a passar para o estado líquido. Porém, a temperatura do gelo não continua aumentando. Mesmo continuando a aquecer o sistema, o material analisado só terá sua temperatura superior a 0°C depois que todo gelo passe para o estado líquido.

O mesmo acontece em 100°C (Ponto de Ebulição (PE)), temperatura na qual ocorre a passagem do líquido para o sólido, ao nível do mar. A água permanecerá nessa temperatura até que todo o líquido passe para o estado de vapor.

Transpondo esses dados para um gráfico, obtemos o seguinte diagrama de mudança de estado físico da água abaixo:

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Entretanto, em altitudes diferentes, as temperaturas de fusão e de ebulição serão também diferentes de 0° C e 100°C, respectivamente. Isso pode ser mostrado na prática, para que os alunos entendam melhor esse conteúdo e possam construir eles próprios um diagrama de mudança de estado físico da água, analisando se a pressão na região em que vivem é maior ou menor que ao nível do mar.

Outro ponto importante, é que, normalmente, somente substâncias puras apresentam PF e PE fixos. Substâncias impuras, como misturas, não terão esses pontos de temperatura constante. Além disso, o ponto de fusão de uma mistura será sempre menor do que o da substância pura. Já o ponto de ebulição será sempre maior na mistura.

Materiais e reagentes:

• Água;
• Sal de cozinha;
• Béquer;
• Termômetro;
• Tripé. Tela de amianto, lamparina ou Bico de Bunsen;
• Bastão de vidro;
• Suporte universal.

Procedimento:

Monte com os materiais citados anteriormente uma aparelhagem segundo o esquema a seguir:

Primeiramente meça a temperatura inicial (ambiente) da água pura. Em seguida ligue o bico de Bunsen e anote as temperaturas em seu caderno em intervalos de 1 minuto. Não se esqueça de misturar levemente.

Anote a temperatura em que a água entrou em ebulição e, depois de 5 minutos, anote novamente a temperatura do líquido.

Repita o processo, porém com uma mistura de água e sal.

Construa o gráfico de mudança de estado físico para os dois casos e discuta os resultados.

Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química

01) (UNICAMP/2018) Icebergs flutuam na água do mar, assim como o gelo em um copo com água potável. Imagine a situação inicial de um copo com água e gelo, em equilíbrio térmico à temperatura de 0°C. Com o passar do tempo o gelo vai derretendo. Enquanto houver gelo, a temperatura do sistema

a) permanece constante, mas o volume do sistema aumenta.
b) permanece constante, mas o volume do sistema diminui.
c) diminui e o volume do sistema aumenta.
d) diminui, assim como o volume do sistema

02) (Ime 2018) Considere o diagrama de fases simples para o benzeno, em que é o ponto crítico e o ponto triplo.

Os pontos de fusão e de ebulição do benzeno a 1,0 atm são iguais a 5,53 ºC e 80,1 ºC,respectivamente. Considere ainda, o ponto P (5,0 ºC, 55 atm) como ponto de partida das transformações sequenciais discriminadas abaixo:

1. Inicialmente, elevação da temperatura até 300 ºC, em um processo isobárico;
2. Redução da pressão até 38 atm, em um processo isotérmico;
3. Redução da temperatura até 5,50 ºC em um processo isobárico;
4. Finalmente, redução da pressão até 0,02 atm em um processo isotérmico.

Assinale a alternativa que apresenta a ordem correta das mudanças de fase observadas ao longo do processo descrito.

a) Fusão, condensação, ebulição e evaporação.
b) Fusão, condensação, solidificação e sublimação.
c) Vaporização, condensação, fusão e sublimação.
d) Solidificação, ebulição, liquefação, condensação e sublimação.
e) Fusão, ebulição, condensação, solidificação e evaporação.

03) (CEFET-MG/2018) Um estudante recebeu uma amostra de água pura, sob pressão de 1 atm, inicialmente à 50 °C. A amostra foi submetida ao resfriamento até alcançar 0°C, permanecendo por alguns minutos, nessa temperatura. Posteriormente, foi aquecida e mantida a 100 °C.

Considerando-se que as temperaturas de fusão e ebulição da água pura, a 1 atm, são, respectivamente, 0 e 100 ºC, o gráfico da temperatura em função do tempo que esboça essa transformação é

04) (CEFET-MG/2017) A água é encontrada na natureza em vários estados físicos e a sequência de transformações sofridas pela mesma é denominada ciclo da água. A figura seguinte representa duas etapas desse ciclo.

As etapas do ciclo da água, representadas na figura pelas setas, são chamadas de

a) calefação e liquefação.
b) ebulição e ressublimação.
c) vaporização e sublimação.
d) evaporação e condensação.

05) . (UFJF/PISM 1 – 2015) O gráfico abaixo apresenta a variação de temperatura observada ao se aquecer uma substância A, a partir de 25 ºC, em função do tempo.

Assinale a alternativa CORRETA.

a) A faixa de temperatura em que a substância permanece sólida é 25 – 41 ºC.
b) A substância A não é uma substância pura.
c) A temperatura de ebulição da substância A é 41 ºC.
d) A faixa de temperatura em que a substância permanece líquida é 25 – 182 ºC.
e) Em 25 ºC, a substância é um líquido.

Gabarito das Questões sobre Mudanças de Estados Físicos

01) A temperatura permanece constante até que todo o gelo derreta. Porém o volume diminuirá. O gelo é menos denso que a água, um dos raros casos na natureza em que a forma sólida do elemento é menos densa que a forma líquida. Nesse caso, para uma mesma massa de água, o gelo ocupará mais volume que a água líquida. Portanto, ao derreter, o gelo passará a ocupar menor volume, diminuindo o volume total do sistema.

02)

A para B: S -> L; Fusão
B para C: fluido supercrítico -> G
C para D: G -> L -> S; Condensação e Solidificação
D para E: S -> G; Sublimação
Resp.: B

03) Como se trata de água pura, o gráfico deverá apresentar patamares de pureza, nas temperaturas de 0 ºC e 100 ºC. Inicialmente a amostra foi resfriada, de tal modo que a temperatura precisa abaixar. Em seguida a amostra foi aquecida, de tal modo que após o primeiro patamar (0 ºC) a temperatura deve aumentar até chegar a 100 ºC.
Resp.: B

04) As etapas ilustradas referem-se a evaporação (passagem lenta do estado líquido para o gasoso) da água para formação das nuvens, e a chuva, que será a fase de condensação, ou seja, a água volta a se tornar líquida.
Resp.: D

05)

[A] Correta. Na temperatura entre 25 ºC e 41 ºC a substância permanece sólida, entrando depois em mudança de fase.
[B] Incorreta. A substância A é pura, pois apresenta os “patamares de pureza”, ou seja, as mudanças de fase ocorrem em temperatura constante.
[C] Incorreta. A temperatura de ebulição (passagem do líquido para o gasoso) ocorre em 182 ºC.
[D] Incorreta. A faixa que a substância permanece líquida será de 41 ºC até 182 ºC.
[E] Incorreta. Abaixo de 41 ºC a substância será sólida, como indicado no gráfico.

Como construir um gráfico de mudança de estado físico?

O que e A mudança de estado físico da matéria?

Por que A temperatura de uma substância pura não muda durante A mudança de estado físico?

Qual e A faixa de temperatura em que A água permanece líquida?