Ciências da Natureza e suas

Apresentação em tema: "Ciências da Natureza e suas"— Transcrição da apresentação:

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

2 FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio
Diagrama de Fase DIAGRAMA DE FASES 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

3 MUDANÇA DE ESTADO FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase
Endotérmica Sublimação Fusão Vaporização Sólido Gasoso Solidificação Líquido Condensação Sublimação Exotérmica

4 FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio
Diagrama de Fase DIAGRAMA DE FASES 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.

5 DIAGRAMA DE FASES FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase
pressão (atm) LÍQUIDO S + L L + G SÓLIDO GASOSO S + G T S + L + G temperatura(ºC)

6 DIAGRAMA DE FASES Tipos de curvas FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio
1 pressão (atm) 2 T 3 temperatura(ºC) 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.

7 FÍSICA, 2º 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.

8 CO2 DIAGRAMA DE FASES PARA O DIÓXIDO DE CARBONO
FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase DIAGRAMA DE FASES PARA O DIÓXIDO DE CARBONO Substância que aumenta o volume quando aquecida. Pressão CO2 73 atm Curva de Fusão Líquido PC Sólido Curva de Vaporização 5 atm PT Curva de Sublimação Vapor Gás Temperatura - 56,60C 31 0C

9 H2O DIAGRAMA DE FASES PARA A ÁGUA
FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase DIAGRAMA DE FASES PARA A ÁGUA Substância que reduz o volume quando aquecida. Pressão Curva de Fusão H2O 218 atm Líquido PC Curva de Vaporização Sólido 4,58 mmHg PT Curva de Sublimação Vapor Gás Temperatura 0,01 0C 374 0C

10 Dado o diagrama de fases de uma substância, pergunta-se:
FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase Dado o diagrama de fases de uma substância, pergunta-se: EXERCÍCIO 1 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 F B A G Líquido Sólido E C Vapor D Temperatura

11 As temperaturas tA e tB são,
FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase EXERCÍCIO 2 No diagrama de fases da água: 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. Pressão (mmHg) 760 t (°C) tA tB

12 EQUILÍBRIO SÓLIDO-LÍQUIDO
FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase EQUILÍBRIO SÓLIDO-LÍQUIDO 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. Contudo, a influência da pressão sobre o ponto de fusão não se dá do mesmo modo para as duas substâncias estudadas.

13 SUBSTÂNCIAS QUE SE DILATAM NA FUSÃO
FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase EQUILÍBRIO SÓLIDO-LÍQUIDO SUBSTÂNCIAS QUE SE DILATAM NA FUSÃO É o que acontece na maioria das substâncias e corresponde ao comportamento do CO2. O aumento da pressão faz aumentar a temperatura de fusão. P (atm) Sólido Líquido T t (ºC)

14 EXPERIÊNCIA DE TYNDALL
FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase EXPERIÊNCIA DE TYNDALL O Físico irlandês John Tyndall ( ) 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.

15 EQUILÍBRIO LÍQUIDO-VAPOR
FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase EQUILÍBRIO LÍQUIDO-VAPOR 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 20 40 60 80 100 120 140 160 Temperatura em ºC Pressão (atm) DIAGRAMA DE FASE DA ÁGUA Líquido Vapor

16 A temperatura que a água ferve depende da altitude.
FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase EQUILÍBRIO LÍQUIDO-VAPOR 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.

17 EQUILÍBRIO LÍQUIDO-VAPOR
FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase EQUILÍBRIO LÍQUIDO-VAPOR La Paz (3.700m) 87 0C Quito (2.850m) 90 0C Brasília (1.170m) 96 0C São Paulo (760m) 98 0C Recife (nível do mar) 100 0C

18 EQUILÍBRIO LÍQUIDO-VAPOR
FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase EQUILÍBRIO LÍQUIDO-VAPOR 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

19 Temos um líquido que se encontra em um
FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase PRESSÃO MÁXIMA DE VAPOR VÁCUO TEMPO 0 mmHg a 20ºC 17,5 mmHg a 20ºC ÁGUA ÁGUA Temos um líquido que se encontra em um recipiente fechado e que entre o líquido e a tampa do recipiente tem vácuo.

20 FÍSICA, 2º 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.

21 FATORES QUE INFLUENCIAM NA PRESSÃO MÁXIMA DE VAPOR
FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase FATORES QUE INFLUENCIAM NA PRESSÃO MÁXIMA DE VAPOR 17,5 mmHg a 20ºC 442 mmHg a 20ºC ÁGUA ÉTER NATUREZA DO LÍQUIDO Líquidos MAIS VOLÁTEIS possuem MAIOR PRESSÃO MÁXIMA DE VAPOR

22 FATORES QUE INFLUENCIAM NA PRESSÃO MÁXIMA DE VAPOR
FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase FATORES QUE INFLUENCIAM NA PRESSÃO MÁXIMA DE VAPOR 26 mmHg a 27ºC 79 mmHg a 47ºC ÁGUA 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.

23 FATORES QUE INFLUENCIAM NA PRESSÃO MÁXIMA DE VAPOR
FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase FATORES QUE INFLUENCIAM NA PRESSÃO MÁXIMA DE VAPOR 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 Vapor Líquido p1 L+V 1 p2 2 E

24 FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio
Diagrama de Fase EXERCÍCIO 3 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. V F II. Não há transferência de moléculas entre o líquido e o vapor. V III. A pressão de vapor do sistema se mantém constante. F 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.

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Diagrama de Fase ENTRE NA REDE Imagem: Autor Jakub Steiner / disponibilizado por Boukeas / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported No endereço eletrônico você poderá, por meio de uma simulação, verificar em que fase uma substância se encontra conforme o valor da pressão e da temperatura.

26 Objetivo: reproduzir a experiência do regelo de Tyndall.
FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase EXPERIMENTO 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.

27 FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio
Diagrama de Fase Procedimentos 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.

28 FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio
Diagrama de Fase BIBLIOGRAFIA JUNIOR, Francisco Ramalho. Os fundamentos da Física. Vol 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:

29 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 03/09/2012 18 Autor desconhecido / disponibilizado por Wikinaut / GNU Free Documentation License 24 Autor Jakub Steiner / disponibilizado por Boukeas / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported