Aulas Multimídias – Santa Cecília Profº Hildegarton Nogueira.

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2 Aulas Multimídias – Santa Cecília Profº Hildegarton Nogueira

3 Ciências da Natureza e suas Tecnologias - Física Ensino Médio, 1ª Ano Diagrama de fase

4 FÍSICA, º 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

5 Sólido Líquido Gasoso FusãoVaporização Condensação Solidificação Sublimação Sublimação Endotérmica Exotérmica FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase

6 FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio 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.

7 pressão (atm) temperatura(ºC) FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase

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9 pressão (atm) temperatura(ºC) FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase Tipos de curvas Tipos de curvas 1 1 2 2 3 3 T 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.

10 FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio 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 dela é representativo de um estado de equilíbrio entre essas fases. Curva de vaporização (2) Delimita as regiões correspondentes às fases líquida e de vapor. Cada ponto dela é representativo de um estado de equilíbrio entre essas fases.

11 Pressão 0 Substância que aumenta o volume quando aquecida. Substância que aumenta o volume quando aquecida. Sólido Vapor Líquido Gás Curva de Sublimação Curva de Fusão Curva de Vaporização PTPTPTPT PCPCPCPC - 56,6 0 C Temperatura CO 2 5 atm 31 0 C 73 atm FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase

12 Pressão 0 Substância que reduz o volume quando aquecida. Sólido Vapor Líquido Gás Curva de Sublimação Curva de Fusão Curva de Vaporização PTPTPTPT PCPCPCPC 0,01 0 C Temperatura H2OH2OH2OH2O 4,58 mmHg 374 0 C 218 atm FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase

13 Pressão 0 Temperatura A F E B C G D Dado o diagrama de fases de uma substância, pergunta-se: 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? Sólido Vapor Líquido FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase

14 No diagrama de fases da água: 760 tAtA tBtB Pressão (mmHg) t (°C) As temperaturas t A e t B 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. FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase

15 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. FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase Contudo, a influência da pressão sobre o ponto de fusão não se dá do mesmo modo para as duas substâncias estudadas.

16 P (atm) t (ºC) 1.SUBSTÂNCIAS QUE SE DILATAM NA FUSÃO FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase Sólido Líquido É o que acontece na maioria das substâncias e corresponde ao comportamento do CO 2. O aumento da pressão faz aumentar a temperatura de fusão. T

17 FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio 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.

18 Pelo diagrama de fases vemos que a temperatura de ebulição de um líquido depende da pressão exercida sobre ele. FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase Para qualquer substância, se a pressão externa aumentar, o líquido ferverá numa temperatura mais elevada. 5 4 3 2 1 0 020406080 100120 140160 Temperatura em ºC Pressão (atm) DIAGRAMA DE FASE DA ÁGUA Líquido Vapor

19 A temperatura que a água ferve depende da altitude. FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio 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.

20 FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase 87 0 C Recife (nível do mar)100 0 C São Paulo (760m)98 0 C Brasília (1.170m)96 0 C Quito (2.850m)90 0 C La Paz (3.700m)

21 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. FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase Autor desconhecido / disponibilizado por Wikinaut / GNU Free Documentation License

22 Temos um líquido que se encontra em um recipiente fechado e que entre o líquido e a tampa do recipiente tem vácuo. 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 20ºC ÁGUA 17,5 mmHg a 20ºC ÁGUA TEMPO FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase

23 FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio 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.

24 17,5 mmHg a 20ºC ÁGUA 442 mmHg a 20ºC ÉTER NATUREZA DO LÍQUIDO Líquidos MAIS VOLÁTEIS possuem MAIOR PRESSÃO MÁXIMA DE VAPOR Líquidos MAIS VOLÁTEIS possuem MAIOR PRESSÃO MÁXIMA DE VAPOR FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase

25 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. Como a formação dos vapores é um fenômeno endotérmico, um aumento de temperatura favorece a sua formação, aumentando, assim, a pressão máxima dos vapores. FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase

26 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. FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase p Vapor Líquido p1p1 L+V 0 11 p2p2 22 EE

27 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 FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase

28 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 FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase

29 Tabela de Imagens n° do slide direito da imagem como está ao lado da foto link do site onde se consegiu a informaçãoData do Acesso 2Autor 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 18Autor desconhecido / disponibilizado por Wikinaut / GNU Free Documentation License http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pressure_ cooker.jpg 03/09/2012 24Autor 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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