Graças à física, sabemos que pmudanças hase ocorrer quando os materiais mudam de estado, passando de líquido para sólido (como quando a água congela), sólido para líquido (como quando as rochas derreter em lava), líquido para o gasoso (como quando você ferver a água para chá), e assim por diante. Quando o material em questão muda para um novo estado - líquidos, sólidos, ou gás (você também pode fator em um quarto estado: plasma, um estado de gás-like superaquecido) - um pouco de calor entra ou sai do processo sem alterar a temperatura. Show
Você pode até ter sólidos que transformam diretamente em gás. Como gelo seco (dióxido de carbono congelado) fica mais quente, ele se transforma em dióxido de carbono. Este processo é chamado sublimação. Imagine que você está bebendo calmamente sua limonada em uma festa no jardim ao ar livre. Você pegar um pouco de gelo para arrefecer a sua limonada, e a mistura em sua vidro é agora meio gelo, metade limonada (que você pode assumir tem o mesmo calor específico como a água), com uma temperatura de exatamente 0 graus Celsius. Como você segurar o copo e assistir a ação, o gelo começa a derreter -, mas o conteúdo do vidro não alterar a temperatura. Por quê? O calor (energia térmica) indo para o vidro a partir do ar exterior é a fusão do gelo, não aquecendo a mistura acima. Então, isso faz a equação para energia térmica  sem utilidade? Nem um pouco - isso significa apenas que a equação não se aplica para uma mudança de fase. Se você representar graficamente o calor adicionado a um sistema em função da temperatura do sistema, o gráfico geralmente se inclina upward- acrescentando temperatura calor aumenta. No entanto, os níveis de gráficos fora Nas mudanças de fase, porque em um nível molecular, fazendo uma mudança de estado substância requer energia. Depois de todo o material mudou de estado, a temperatura pode subir novamente. mudanças de fase de água. Imagine que alguém tomou um saco de gelo e, sem pensar colocá-lo no fogão. Antes de bater no fogão, o gelo estava a uma temperatura abaixo de zero (-5 graus Celsius), mas estar no fogão está prestes a mudar isso. Você pode ver a mudança que está ocorrendo em forma de gráfico na figura. (O calor específico do gelo é de cerca de 2,1 x 103 J / kg-C) que a temperatura do gelo vai aumentar de forma linear à medida que adiciona mais calor para isso, como você pode ver no gráfico. No entanto, quando o gelo atinge 0 graus Celsius, o gelo está a ficar demasiado quente para segurar seu estado sólido, e ele começa a derreter, passando por uma mudança de fase. Quando derreter o gelo, quebrando a estrutura cristalina do gelo requer energia, e a energia necessária para derreter o gelo é fornecido na forma de calor. É por isso que o gráfico dos níveis figura fora no meio - o gelo está derretendo. É preciso calor para fazer a mudança de fase de gelo com água, de modo que mesmo que o fogão adiciona calor, a temperatura do gelo não muda como ela derrete. Como você vê o saco de gelo no fogão, no entanto, você notar que todo o gelo derrete, eventualmente, em água. Porque o fogão ainda está adicionando o calor, a temperatura começa a subir, o que você vê na figura. O fogão adiciona mais calor para a água, e com o tempo, a água começa a bolha. # 147-Aha, # 148- você pensa. # 147 Outra mudança de fase # 148- E você está certo:. A água está fervendo e tornando-se vapor. O saco segurando o gelo parece bastante resistente, e ele se expande enquanto a água se transforma em vapor. A medir a temperatura da água. Fascinante - embora a água ferve, transformando-se em vapor, a temperatura não muda. Mais uma vez, você precisa adicionar o calor para incitar uma mudança de fase - desta vez de água em vapor. Você pode ver na figura que, como você adicionar o calor, a água ferve, mas a temperatura que a água não muda. O que vai acontecer a seguir, como as ondas do saco a um volume enorme? Você nunca chegar a descobrir, porque o saco finalmente explode. A pressão exercida sobre uma substância influencia seus pontos de fusão e ebulição. Quanto maior for a pressão, maior será a temperatura de ebulição e de fusão.No dia a dia é muito comum observarmos as mudanças de estados físicos, como, por exemplo, o derretimento do gelo (fusão) ou quando fervemos água numa chaleira (ebulição). Mas será que a temperatura de fusão e de ebulição são sempre as mesmas? Nesta aula você entenderá como funciona a relação entre pressão e temperatura. O ponto de fusão da água é conhecido como sendo 0°C e o de ebulição como sendo 100°C. Entretanto, isso acontece apenas quando a água se encontra submetida a uma pressão de 1 atm. Isso porque através de experimentos é possível verificar que a pressão exercida sobre uma substância influencia nos seus pontos de fusão e ebulição. Em seguida iremos analisar a influência da variação da pressão nas temperaturas de mudança de estado. Influência da pressão na temperatura de fusãoQuando uma substância se funde, geralmente ela aumenta o seu volume. Isso ocorre porque ao ter sua temperatura aumentada, as moléculas passam a ter mais energia e a vibrarem mais, afastando-se. Assim, para uma substância que tem seu volume aumentado durante a fusão, se modificarmos a pressão exercida sobre ela, ocorre também uma mudança na temperatura de fusão desta substância. Ou seja, se modificarmos a pressão, a temperatura de fusão também muda. Isso acontece porque ao aumentarmos a pressão, as moléculas têm menos espaço para vibrarem e acabam se mantendo mais juntas, aumentando a sua interação. Dessa maneira, é preciso mais energia e um maior aumento de temperatura para afastá-las o suficiente para que ocorra a mudança de estado. Por exemplo, o chumbo, que tem como característica um aumento de volume ao se fundir, tem seu ponto de fusão em 327°C a 1 atm. Se aumentarmos a pressão exercida sobre ele, a temperatura de fusão também se elevará, e assim precisará de mais calor fornecido para que ocorra a mudança de fase. Comportamento anômalo da águaAlgumas poucas substâncias, entre elas a água, fogem do comportamento geral, pois diminuem de volume ao fundirem. Portanto, o volume de um cubo de gelo diminui quando ele é transformado em água. Assim, para essas substâncias, inclusive a água, quando aumentamos a pressão, a temperatura de fusão diminui. A água, por exemplo, tem a sua temperatura de fusão em 0°C a 1 atm. Mas se elevarmos a pressão, o gelo se fundirá a uma temperatura inferior a 0°C, e, consequentemente, se diminuirmos a pressão,ele se fundirá a uma temperatura superior a 0°C. Um exemplo para esse fenômeno é a patinação no gelo. O gelo sob a lâmina da bota do patinador sofre uma pressão muito grande e se funde, mesmo que sua temperatura seja inferior a 0°C, permitindo que a pessoa deslize facilmente sobre as pistas de patinação. Assim que os patinadores passam, a pressão retorna ao normal (1 atm) e a água volta ao estado sólido, já que a temperatura está abaixo de 0°C. Influência da pressão na ebuliçãoQuando as substâncias se aproximam da temperatura de ebulição, têm seu volume aumentado. Dessa forma, o aumento do volume também dificulta a dilatação da substância e, consequentemente, o aumento da pressão também aumenta a temperatura de ebulição das substâncias. Esse fato pode ser verificado com o uso das panelas de pressão, por exemplo. Em uma panela comum, aberta, com pressão de 1 atm, a água entra em ebulição a 100°C, e sua temperatura não ultrapassa esse valor. Na panela de pressão, os vapores formados e impedidos de escapar ajudam a pressionar a superfície da água, podendo aumentar a pressão total dentro da panela em até 2 atm. Dessa maneira, a água só entrará em ebulição quando sua temperatura chegar próxima a 120°C, e isso faz com que os alimentos sejam cozidos mais rapidamente. Naturalmente, uma diminuição da pressão provoca uma redução da temperatura de ebulição. Portanto, podemos dizer que, em locais situados acima do nível do mar, onde a pressão atmosférica é menor que 1 atm, a água entra em ebulição a uma temperatura inferior que 100°C. No monte Everest, por exemplo, que possui uma altitude de 8848 m, e pressão atmosférica de cerca de 0,03 atm, a água entra em ebulição com apenas 72°C. Ou seja, se tentarmos cozinhar em altitudes mais elevadas, e sem panela de pressão, iremos “passar trabalho”, e quem sabe seja até impossível para cozinhar alguns alimentos. Com isso podemos observar que a pressão influencia diretamente na mudança de estado físico das substâncias e, por isso, é importante ficar ligado nos exercícios de mudança de fase, pois podem aparecer essas “pegadinhas”. Tabela de pontos de ebulição da água
Exercícios:1- (UFSM-RS)Assinale falso (F) ou verdadeiro (V) em cada afirmativa. ( ) A água pode evaporar a uma temperatura menor do que 100°C. ( ) A sensação de frio ocasionada pela evaporação da água sobre a pele deve-se à absorção de energia da pele pelo líquido. ( ) A velocidade de evaporação da água não depende da pressão externa. A sequência correta é a) V – V – F. b) F – F – V. c) F – F – F. d) V – F – F. e) V – V – V. 2- (PUC-MG)Na questão a seguir assinale a afirmativa INCORRETA. a) Todos os materiais expandem-se quando aquecidos. b) A temperatura de fusão de uma substância depende da pressão. c) Durante uma mudança de fase, a temperatura permanece constante. d) A temperatura em que a água ferve depende da pressão. 3- (UECE/2020)A panela de pressão é um utensílio muito utilizado no intuito de diminuir o tempo de cozimento dos alimentos, pois o aumento da pressão interna permite a elevação do ponto de ebulição da água, mantendo-a em estado líquido a temperaturas maiores. A pressão atmosférica varia com a altitude e exerce influência sobre o ponto de ebulição da água. De modo simplificado e dentro de certos limites, o ponto de ebulição pode ser representado por uma função crescente da pressão. Considerando sua finalidade, como descrita no início deste enunciado, a panela de pressão proporcionaria um cozimento mais eficiente, se comparado ao uso de panela comum, a) ao nível do mar, pois a pressão atmosférica é menor que no alto de uma montanha. b) no alto de uma montanha, pois a pressão atmosférica é maior que ao nível do mar. c) no alto de uma montanha, pois a pressão atmosférica é menor que ao nível do mar. d) ao nível do mar, pois a pressão atmosférica é maior que no alto de uma montanha. Gabarito:
Por fim, veja também esse outro vídeo do professor Marcelo explicando como resolver exercícios com o diagrama de fases: Sobre o(a) autor(a):Os textos e exemplos acima foram preparados pela professora Tairine Favretto para o Blog do Enem. Tairine é formada em Física – Licenciatura na Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), e é Mestra em Educação Científica e Tecnológica também pela UFSC. Ministra aulas de Física e Ciências da Natureza em escolas da Grande Florianópolis desde 2014. Facebook: https://www.facebook.com/tairine.favretto Instagram: @proftaifisica Compartilhe:Porque a temperatura permanece constante durante as mudanças de estado?Quando se fornece calor, os átomos e moléculas tendem a vibrar com maior intensidade, aumentando a temperatura, que é uma medida da energia cinética média das partículas. Durante o processo de fusão ou vaporização, a temperatura permanece constante, mas o arranjo dos átomos e moléculas é modificado.
Que acontece com a temperatura durante a mudança de estado?Durante a mudança de estado físico, não ocorre aumento na temperatura, pois a energia está sendo utilizada para que os grupamentos atômicos desprendam-se uns dos outros e, assim, a substância passe para o estado gasoso.
Porque a temperatura de fusão permanece constante?Isso porque no processo de ebulição, quanto menor é a pressão, menor é o seu ponto de ebulição. Assim, quanto mais baixa for a pressão do sistema, menor será o ponto de ebulição e vice-versa. Diante de pressão uniforme e constante a temperatura durante todo o processo da substância líquida também permanece constante.
Como a temperatura influência na mudança de estado físico?As moléculas de água a -1 °C encontram-se em estado sólido e a 0 °C ocorre a mudança (ponto de fusão) de gelo a 0 °C para água a 0 °C. Quando atinge a temperatura de 100 °C, realiza uma nova mudança de estado (vaporização), passando do estado líquido para o gasoso.
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Por que a temperatura permanece constante durante a mudança de estado?
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