AULA 14 – MUDANÇAS DE FASES FÍSICA ÓPTICA AULA 14 – MUDANÇAS DE FASES

FASES DA MATÉRIA As substâncias, dependo da temperatura e da pressão em que se encontram podem mudar a organização de suas moléculas. Estas diferentes formas de organização geram uma mudança no comportamento das moléculas, principalmente na força de ligação entre elas. A esta mudança de comportamento molecular se dá o nome “fases da matéria” Assim sendo, dependo da temperatura e pressão que uma substância se encontra estas podem estar em três diferentes fases. A fase sólida, líquida ou gasosa.

FASES DA MATÉRIA Primeiramente vamos considerar que a pressão na qual a substância está submetida seja constante, ou seja, não varie. Assim sendo, vamos mudar apenas a temperatura na qual a substância em questão está submetida. P = K T

FASES DA MATÉRIA Fase sólida As partículas que compõem a substância, na fase sólida estão fortemente ligadas entre si, ocorrendo uma rígida e organizada disposição das partículas (retículo cristalino)

FASES DA MATÉRIA Fase sólida A fase sólida apresenta as seguintes características: Forma e volume bem definidos; Partículas próximas umas das outras e ligadas por forças elétricas intensas; Devido as fortes ligações, não há movimentação das partículas uma em relação às outras no interior do corpo (a movimentação de cada partícula se deve a agitação térmica)

FASES DA MATÉRIA Fase líquida Na fase líquida as partículas também estão ligadas entre si, porém com uma intensidade bem menor do que na fase sólida, sendo que nesta fase não existe a mesma disposição organizada das moléculas como na fase sólida.

FASES DA MATÉRIA As características da fase líquida são: Volume bem definido; A forma da massa líquida é a mesma do recipiente que a contém; Partículas mais dispersas porém ainda há forças entre elas; Há a movimentação das partículas no interior dos líquidos.

FASES DA MATÉRIA Fase gasosa Na fase gasosa as partículas que compõem a substâncias praticamente não possuem mais nenhuma ligação, ou seja, a força de atração entre elas é praticamente nula. Estas partículas estão livres uma das outras, de forma que possuem grande mobilidade.

FASES DA MATÉRIA Fase gasosa Esta fase apresenta as seguintes características Volume e forma do recipiente que contém a massa gasosa; Partículas praticamente livres uma das outras; Movimentação desorganizadas das partículas.

MUDANÇAS DE FASE Dessa forma, já conhecendo as fases e como elas se comportam podemos estudar agora como se dá a passagem da substância para as fases apresentadas. Fusão: Passagem da substância para do estado sólido para o estado líquido. Solidificação: Passagem da substância do estado líquido para o estado sólido. Vaporização: Passagem da substância do estado líquido para o estado gasoso. Condensação ou liquefação: Passagem da substância do estado gasoso para o líquido. Sublimação: Passagem da substância do estado gasoso para o estado sólido ou vice e versa.

MUDANÇAS DE FASE

MUDANÇAS DE FASE Tipos de vaporização A vaporização, conforme a maneira que ela acontece, recebe nomes diferentes, sendo eles: Evaporação Ebulição Calefação

MUDANÇAS DE FASE Tipos de vaporização Evaporação: A evaporação é a passagem da substância do estado líquido pra o estado gasoso de forma lenta e gradual, acontecendo na superfície do líquido. Exemplos: A roupa no varal. A água na bacia. Um lago.

MUDANÇAS DE FASE Tipos de vaporização Ebulição: É a passagem da substância do estado líquido para o estado gasoso perante um processo tumultuoso que se estende por toda a massa líquida, sendo um processo previsível que ocorre a uma dada pressão e temperatura. Exemplos: A água que ferve a pressão de 1 atm e temperatura de 100 ºC!

MUDANÇAS DE FASE Tipos de vaporização Calefação: É a passagem da substância do estado líquido para o estado gasoso após um aquecimento muito rápido, ou seja, é a mudança brusca da fase líquida para a fase de vapor. Exemplos: Quando uma porção de água é jogada em um chapa quente!

TEMPERATURA E MUDANÇA DE ESTADO É importante saber que a fusão e a solidificação se processam na mesma temperatura, conhecida como ponto de fusão ou ponto de fusão. θF = θS Temperatura de fusão e solidificação Por exemplo, água se funde a 0ºC e se solidifica a 0ºC.

TEMPERATURA E MUDANÇA DE ESTADO Da mesma forma que a temperatura em que se processa a ebulição também é a temperatura que ocorre a condensação. Por exemplo, a água se vaporiza por ebulição à 100ºC e se condensa a 100ºC. θV = θC Temperatura de ebulição e condensação

ENERGIA E MUDANÇA DE ESTADO Vimos que o calor é definido como a energia térmica em trânsito de um corpo para o outro. Assim, ao fornecer calor para um pedaço de gelo através de uma chama sabe-se que este derrete (se funde). Ao fornecer calor para um pedaço de ferro nota-se que este se aquece (Varia a temperatura)

ENERGIA E MUDANÇA DE ESTADO Calor sensível: É o calor que provoca apenas variação de temperatura, sem mudar a fase da substância, ou seja, é a quantidade de calor trocada por uma substância enquanto esta estiver na mesma fase. No caso, seria fornecer calor através de uma chama para a chapa de ferro, onde esta varia sua temperatura, mas não seu estado físico. O calor sensível é calculado a partir da equação fundamental da calorimetria. Q = m . c . ∆θ Q = Quantidade de calor sensível; (Cal) m = Massa da substância; (g) c = Calor específico; ( cal/g.ºC) ∆θ = Cº

ENERGIA E MUDANÇA DE ESTADO Calor latente: Quando o efeito do calor gera apenas mudança de estado e a temperatura não varia, ou seja, é a quantidade de calor trocada por uma unidade de massa da substância para que ela mude de fase à temperatura constante. No caso, seria o calor fornecido através de uma chama para o gelo que muda seu estado. O quantidade de calor latente é calculada pela expressão: Q L = m . L QL – Quantidade calor latente [Cal] m – Massa da substância [g] L – Calor específico latente [ cal/g]

CURVA DE MUDANÇA DE FASE A curva de aquecimento de uma substância que recebe calor à uma taxa constante e se encontra inicialmente numa fase sólida é a seguinte:

CURVA DE MUDANÇA DE FASE AB – Aquecimento da substância na fase sólida. (Variação da Temperatura – Calor sensível). BC – Fusão Da Substância. (Não tem variação da temperatura – Calor Latente) . CD – Aquecimento da substância na fase líquida. (Variação da temperatura – Calor sensível). DE – Ebulição da substância. (Não tem variação da temperatura – Calor Latente). EF – Aquecimento da substância na fase gasosa. (Variação de temperatura – calor sensível)

EXERCÍCIOS 1) Qual a quantidade de calor sensível, em Kcal, para aquecer uma barra de ferro de 5 Kg de 10ºC para 100ºC ? Dado calor especifico do ferro = 0,119 Cal/g.ºC. Resposta : 53,55 Kcal

EXERCÍCIOS 2) (UNIP) O calor específico latente de fusão do gelo é de 80 cal/g. Para fundir uma massa de gelo de 80 g, sem variação de temperatura, a quantidade de calor latente necessária é de: 1,0 Cal 6,4 Cal 6,4.103 Cal 1,0 Kcal 64 Kcal Resposta: C

EXERCÍCIOS 3) Defina o estado físico em que a frase se refere: a) Esta fase contém Forma bem definida, alta força de atração entre as moléculas e não há movimentação das moléculas. b) Esta fase contém volume bem definido, a forma é a mesma do recipiente que a contém, existe a movimentação de partículas estando essas mais dispersas. c) Esta fase contém forma e volume do recipiente que a contém, partículas dispersas e grande agitação das moléculas. Respostas: Sólido Líquido Gasoso