Capítulo 4 - MUDANÇAS DE ESTADO

MUDANÇAS DE ESTADO 

As substancias são apresentadas em três etapas (fases) apelidadas por estado físico: sólido, gasoso e liquido. A matéria é composta por fragmentos pequenos chamados de átomos, íons ou moléculas. É uma condição macroscópica e estar sujeito à temperatura e do estado de associação dessas partículas, denominando-se de etapa física. Determinando assim características como a densidade e a forma das substancias. 

• Fase sólida: os fragmentos dessas substâncias estão muito perto umas das outras e juntas de forma coerente. O indivíduo no estado sólido apresenta o volume fixo e forma própria, não sofrendo compressão. Cada fragmento representado realiza movimentos oscilatórios em torno da posição fixa. 
• Fase liquida: as partículas dessa substância estão mais afastadas do que na etapa sólida, pois a coesão das forças já não é tão acentuada. Os líquidos possuem volume constante adquirindo assim a forma do recipiente que os contem por não apresentarem sua estrutura cristalina, e também se escoam com mais facilidade; praticamente incompressíveis e em repouso apresentam uma superficial tensão. 
• Fase gasosa: se da quando as partículas da substancia estão totalmente espalhadas uma das outras e se encontram, relativamente, em grandes distancias. O volume do gás pode variar, tomando todo o espaço do local que o recebe, exercendo sua forma, e sofrendo assim tanto a compressão como a expansão. Essas partículas estão livres exercendo constante movimento.

Para ocorrer a fusão, ebulição e sublimação, a substancia deve receber calor, enquanto na sublimação acontece o inverso, a condensação e a solidificação ocorrem com a perda de calor (energia). A temperatura que se encontra cada uma das mudanças é denominada:

• Para o 1°: ponto de fusão (P.F), temperatura em que acontece a passagem da etapa sólida para a liquida, ou o inverso, ponto de solidificação (P.S); 
• Para o 2°: ponto de ebulição (P.E), temperatura em que há a entrada da fase liquida para a gasosa,ou, inverso, ponto de condensação (P.C), temperatura na qual passa da fase gasosa para a fase liquida. 

As temperaturas de mudança de fase variam da pressão a que as substancias estão bubmetidas. 

VAPORIZAÇÃO E CONDENSAÇÃO 

Acontece a vaporização quando a partícula da substancia na etapa liquida adquire energia para passar para a etapa gasosa. A vaporização se distingue em três nomes: 

• Evaporação: ocorre a vaporização em qualquer temperatura. Moléculas da superfície acessível do liquido retiram calor de moléculas distintas para adquirir maior energia cinética escapando para a fase gasosa. 
• Ebulição: na ebulição, a molécula tem energia cinética o bastante para conseguir chegar ao estado gasoso. A água entrando em ebulição, ou seja, ela ferve em a uma temperatura de 100°C, em pressão de 1,0 atm: significando que grande parte das moléculas da água tem energia o suficiente para se vaporizar. 
• Calefação: é a vaporização forçada. Em uma frigideira, por exemplo, ao deixarmos cair alguns pingos de água, a vaporização acontece tão rapidamente que os pingos nem tocam o fundo da frigideira, movimentadas por moléculas em estado de vaporização, elas se dissipam totalmente. O oposto da vaporização é a Condensação. Retirando calor de certa substancia em forma de vapor, acontece à condensação e ela passa para o estado liquido quando atinge seu ponto de condensação. Quando não existem trocas de calor a temperatura continua constante. 

Na superfície de um copo de vidro com água gelada são visíveis algumas gotículas de água condensada. De onde vem essa água? Essa água que escorre pelo copo vem do ar atmosférico. 

Pressão Máxima de Vapor 

Quando um liquido é colocado em um recipiente e esse mesmo sob uma temperatura constante , algumas partículas vão passar para o estado de vapor e irá formar uma fase de vapor sobre a superfície desse líquido. Quando tiver um numero suficiente de partículas nessa fase de vapor, consequentemente algumas delas vão se colidir com a superfície do líquido e depois voltam a massa liquida, logo após condensando-se. Quando a quantidade de partículas que evaporaram e permaneceram nesse estado for igual à das que se valorizaram e condensaram. O PONTO DE EBULIÇÃO é a temperatura na qual a pressão máxima de vapor de um líquido iguala- se à pressão atmosférica ambiente. 
A pressão máxima de vapor depende da natureza do líquido. Alguns líquidos como: éter, álcool e a gasolina (líquidos voláteis) que tem maior facilidade para evaporar são maiores quando comparada com a da água. 

Fusão e solidificação 

A fusão ocorre quando fornecemos energia necessária a uma substância no estado sólido. O sólido recebe um calor que faz com que aumente a vibração das partículas, quebrando o retículo cristalino. As forças de coesão são suficientes para manter as partículas próximas umas das outras. Durante a fusão, a temperatura permanece constante, é preciso continuar fornecendo calor, pois afastar as partículas e diminuir as forças de coesão requer energia. Quando retiramos energia de um sistema em fase líquida, as partículas reaproximam-se e ocorre a solidificação. Durante a fusão e a solidificação a maior parte das substâncias aumenta de volume ao fundir-se. Para o gelo ao fundir-se, o volume da água diminui devido à redução das interações intermoleculares. Ex : Parafina sólida afunda na parafina líquida. A água é uma exceção: o gelo flutua na água líquida. 

Regelo, uma anomalia 

É um fenômeno segundo o qual algumas substâncias, quando submetidas a determinada pressão, fundem-se e voltam a solidificar-se quando a pressão extra é removida. Foi descoberto inicialmente por Michael Faraday e depois investigado pelo professor Irlandês John Tindall. 

Sobrefusão 

A sobrefusão é o acontecimento que incide em uma substância deparar no estado líquido numa temperatura abaixo da sua temperatura de solidificação. A sobrefusão é um estado de estabilização bastante instável.

Quando depositamos, em um líquido superfundido, um pequeno cristal da substância, ele serve de núcleo e provoca a solidificação de toda a substância. Uma perturbação mecânica num líquido superfundido pode provocar também a solidificação. Quando um líquido superfundido se solidifica, a sua temperatura aumenta até atingir a temperatura de solidificação. 

Diagrama de fases 

O diagrama de fases de uma substancia pura , que indica seu estado físico, sabendo das grandezas. Cada diagrama é composto de três curvas. O diagrama A é valido para quase todas as substâncias, enquanto o diagrama B e para poucos como água, o ferro ... , entre os dois só há modificações na inclinação. Há 3 Trechos :

• O trecho 1: E a curva que separa o estado sólido do líquido. Ponto de fusão ou solidificação cada ponto representa. 
• O trecho 2: Curva de vaporização ou condensação, essa curva separa o estados líquidos e gasosos. 
• O trecho 3: Curva de sublimação ou ressublimação, separa diretamente o estado sólido do gasoso. 

1. .o ponto triplo (Pt), indica a temperatura da substancia e o seu estado físicos. 
2. .o ponto critico (Pc), indica a temperatura critica, além do estado . A pressão correspondente á temperatura crítica é a pressão de vapor do ponto crítico.

 Higrometria 

Vemos serviços de meteorologia diariamente em jornais e na televisão. A hidrometia é a parte que estuda a quantidade de vapor d´água existente na atmosfera, em dado momento. O vapor interfere no metabolismo humano, no ciclo das chuvas (águas) ,e em eventos meteorológicos. Para a medida de quantidade de vapor d´água presente no ar, usa a umidade absoluta do ar e a umidade relativa do ar. Para umidade absoluta do ar é a massa de vapor d´ presente no ar atmosférico para calcular faz um conta dividindo U=m/v . Umidade relativa do ar é a razão, em dado momento entre a pressão de vapor d´água do ambiente e a pressão máxima do valor ou do vapor saturado, sob a temperatura. A umidade relativa do ar é divulgada em porcentagem. Quando esta em 30 % considera baixo, já acima de 90% aumenta a sensação de calor, devido a redação de transpiração. Já na umidade agradável depende do local, da presença de ventos e da insolação.Numa sauna que a umidade relativa do ar e 100%, sentimos desconforto pois nossa transpiração está comprometida. Há aparelhos medidores tanto da umidade absoluta como da umidade relativas do ar, são chamados de higrômetros ou psicrômetros e estão presentes em diversos locais.

Sublimação e ressublimação 

Começa no triplo Pt, separando a fase sólida da gasosa, na sublimação a substancia passa diretamente do estado solido para gasoso, sem transitar pela fase líquida, a transformação inversa e chama ressublimação. Ex: gelo-seco e naftalina. Naftalina usando para repelir traças e baratas e também mau cheiro. O gelo-seco e conhecido pelo efeito que provoca quando entra em contato com a água.