FASES DA MATÉRIA Hêda Míriam

Sólido Líquido Gás

FASE SÓLIDA As partículas estão muito próximas umas das outras o que demonstra ser alta a força de coesão entre seus constituintes ( moléculas ou íons).A força de coesão é maior que a força de repulsão.

Em consequência da forte força de coesão entre suas partículas, estas só apresentam movimento de vibração mantendo assim uma distância média entre elas fixa. Apresentam uma forma fixa de arrumação das partículas denominada estrutura cristalina.

As partículas também apresentam baixa energia cinética média, o que confere à fase sólida alta organização, forma e volume fixos.

Denominam-se sólidos amorfos aqueles que não apresentam estrutura cristalina e são denominados. Exemplo: vidro

FASE LÍQUIDA Apresenta força de coesão intermediária entre a da fase gasosa e da fase sólida. Há um equilíbrio entre a força de coesão e a de repulsão.

O mesmo ocorre com a energia cinética média das partículas e esta depende somente da temperatura assim como nos gases.

Cada líquido tem uma temperatura acima da qual a energia cinética média das partículas é tão alta que a força de coesão não mais consegue mantê-las juntas no estado líquido. Esta temperatura é denominada de temperatura crítica.

Os líquidos têm duas propriedades importantes: Tensão superficial – é a força que evita a expansão da superfície de um líquido.

As moléculas no interior do líquido não apresentam um força resultante como resultado das forças atrativas das moléculas vizinhas.

O mesmo não ocorre com as moléculas da superfície do líquido, já que não apresentam moléculas acima e por isso apresentam uma força resultante diferente de zero e com sentido para dentro do líquido. Surge então, na molécula da superfície, uma reação igual, em módulo , porém com sentido para fora do líquido.

É a tensão superficial que permite aos insetos se manterem na superfície do líquido sem afundarem.

Já que a tensão superficial depende da força de coesão entre as moléculas, qualquer fator que interfira na força de coesão, por conseqüência, vai também interferir na tensão superficial .

A temperatura é um desses fatores A temperatura é um desses fatores. O aumento de temperatura diminui a força de coesão entre as moléculas e por isso vai diminuir a tensão superficial dos líquidos.

A tendência de um líquido “ molhar” ou se espalhar sobre uma superfície está diretamente ligada à tensão superficial. Quanto menor a tensão superficial de um líquido, mais facilmente esse líquido se espalhará numa superfície.

A superfície curva ( menisco ), que um líquido forma quando colocado em um recipiente cilíndrico e de pequeno diâmetro ( capilar ), depende da tensão superficial.

No efeito de capilaridade estão envolvidas a força de coesão entre as moléculas do líquido e a força de adesão entre as moléculas do líquido e a superfície.

Tanto na acetona como na água a força de adesão é maior que a força de coesão, enquanto que,no mercúrio , a força de coesão é maior que a força de adesão.

Na fase líquida, as moléculas apresentam movimento de vibração e movimento de rotação ( têm forma variável ) .Por não terem movimento de translação, apresentam volume fixo.

A pressão de vapor é uma outra propriedade dos líquidos que está relacionada com a força de coesão entre as moléculas. Mede-se pressão de vapor quando um líquido encontra-se em equilíbrio de fases com o seu vapor.

Ela depende da temperatura e independe da quantidade do líquido.

Um aumento na temperatura diminui a força de coesão e consequentemente aumenta a pressão de vapor.

FASE GASOSA As moléculas encontram-se bastante afastadas umas das outras e a força de coesão é muito menor do que a força de repulsão. Num gás ideal as forças atrativas e repulsivas são desprezíveis.

As moléculas têm alta energia cinética média, o que torna a fase gasosa a de maior desorganização. Nessa fase, as moléculas apresentam movimento de vibração, rotação ( têm forma variável ) e de translação ( têm volume variável ).

Diagrama de fases

Diagrama de fases da Água Ponto A - gelo De A B : fornecimento de calor até fundir ( no ponto B). A temperatura se mantém constante até o fim da fusão.Tem-se o equilíbrio de fases ( sólido líquido De B C :fornecimento de calor a água líquida. De C D: com o fornecimento de calor , a temperatura da água continua aumentando até atingir o ponto D, onde se dá a ebulição.

D E : tem-se fornecimento de calor ao vapor que vai aumentando a temperatura. E F : mantém-se constante a temperatura e reduz-se a pressão no vapor.

F G : mantêm-se a baixa pressão e reduz-se a temperatura do vapor. G H : mantém-se a temperatura e aumenta-se a pressão sobre o vapor até H, onde se dá a re-sublimação. Tem-se o equilíbrio de fases: vapor sólido O ponto T é chamado ponto triplo. Nele se dá o equilíbrio entre as três fases da matéria.

TEORIA CINÉTICA DOS GASES Esta teoria justifica o comportamento de um gás ideal. As partículas constituintes de um gás encontram-se afastadas umas das outras agindo independentemente.

2. O volume dos constituintes de um gás é desprezível comparado ao volume total no qual o gás está contido. 3. As partículas se movimentam de forma contínua e desordenada em todas as direções e sentidos. Esse movimento é sempre retilíneo embora a trajetória das partículas pode ser curvilínea.

4. As partículas chocam-se continuamente entre si e com as paredes do recipiente que as contêm .Desse último, surge a pressão do gás.

Pressão é a relação entre a força normal exercida numa dada superfície e a área dessa superfície. Unidades de pressão: 1 atm =76 cm de Hg = 760 mmHg = 760 torr = 100 kPa( k N/m2) = 1 bar

5. O choque entre as partículas é do tipo elástico, isto é, a energia é a mesma antes e depois do choque.

5. O choque entre as partículas é do tipo elástico, isto é, a energia é a mesma antes e depois do choque.

(Deduzir a lei de Graham) 6. A energia cinética média de um gás é proporcional à temperatura absoluta.Portanto, numa mesma temperatura, gases diferentes terão a mesma em energia cinética média. (Deduzir a lei de Graham)

Sistema Internacional de Unidades

Propriedades de estado de um gás: 1. Volume

2.Pressão é a relação entre a força normal exercida numa dada superfície e a área dessa superfície.

Exercícios Calcule a pressão ( em pascals e atmosferas) exercida por uma massa de 1,0 kg que pressiona a superfície da Terra através de um alfinete cuja área é de 1,0 x 10-2 mm2 .

2. Faça as transformações: a) 10 atm para psi b) 700,0 mm de Hg para bar

3. Temperatura : é a propriedade que indica o sentido do fluxo de energia através de uma parede rígida e termicamente condutora. Tipos de fronteiras que podem separar dois corpos: diatérmica e adiabática. Fronteira diatérmica( termicamente condutora) :se uma mudança de estado é observada quando dois corpos com temperaturas diferentes são postos em contato.

Fronteiras adiabáticas( termicamente isolantes) : não mudança de estado quando dois corpos , mesmo de diferentes temperaturas, são colocados em contato. Unidades de temperatura : grau Celsius e Kelvin . T/K = t/oC + 273,15

4.Quantidade de matéria (mol): Mol é a quantidade de matéria de um sistema que contém tantas entidades elementares quanto são os átomos contidos em 0,012 quilograma de carbono-12; seu símbolo é "mol".[1] 1 mol de átomos 6,02 x 1023 átomos 1 mol de moléculas 6,02 x 1023 moléculas ( Rever o princípio de Avogadro)

Leis dos gases Todas mantêm massa constante e mais uma outra propriedade. 1ª Lei ( das transformações isotérmicas) : de Boyle “ À temperatura constante , uma massa fixa de gás ideal, tem seu volume inversamente proporcional à pressão”.

PV = K ou

2ª Lei( das transformações isobáricas ) de Charles e Gay-Lussac: “ Para uma massa fixa de gás ( ideal), mantida constante a pressão, o volume ocupado é diretamente proporcional à temperatura”.

3ª lei (das transformações isovolumétricas ou isocóricas ou isométricas) de Charles e Gay- Lussac “ Para uma massa fixa de um gás ( ideal ), mantida a volume constante, a pressão exercida pelo gás é diretamente proporcional à temperatura absoluta.”

Equação geral dos gases Vem da junção das leis dos gases.

A equação geral dos gases só pode ser aplicada para uma mesma massa de gás. Para massas variáveis, usa-se a equação de Estado de um gás ou de Clapeyron: PV/T = nR ou PV= nRT ou PV=m/MRT PM = d(g/l) RT onde R é a constante geral dos gases.