Mudanças de fase 03
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Mudanças de fase 03 Mudanças de fase 03 Presentation Transcript

  • MUDANÇAS DE FASE www.fisicaatual.com.br
  • ESTADOS FÍSICOS DA MATERIA SÓLIDO GÁS LÍQUIDO www.fisicaatual.com.br
  • 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
  • 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
  • MUDANÇAS DE FASE aumento de temperatura e/ou diminuição de pressão diminuição de temperatura e/ou amento de pressão www.fisicaatual.com.br
  • 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
  • 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 .
  • www.fisicaatual.com.br
  • 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
    • 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
  • 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
  • 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
  • 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
  • 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
  • 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
  • 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:
  • 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
  • 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
  • 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
  • www.fisicaatual.com.br
  • 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
  • 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
  • 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
  • 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
  • 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
  • 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
  • Substância que diminui de volume ao fundir (exemplo: água):