Ao estudarmos os conceitos de Calor, vimos que quando dois corpos com temperaturas diferentes são colocados em contato térmico, a temperatura do corpo mais quente começa a diminuir enquanto a do corpo mais frio começa a aumentar. Dessa forma, dizemos que o corpo mais quente perde energia na forma de calor para o corpo com menor energia térmica. Vimos também que a quantidade de calor que um corpo recebe ou perde (calor sensível) é proporcional à sua massa e à variação de temperatura. Já a quantidade de calor que um corpo perde ou cede para fazê-lo mudar de fase é diretamente proporcional à sua massa.
Todos esses processos, trocas de calor e mudanças de fase necessitam de acréscimo ou perda de energia térmica na forma de calor. Com informações da quantidade de calor sensível e calor latente de uma substância, temos condições de montar o diagrama de temperatura em função da quantidade de calor absorvida.
Imaginemos que, de uma forma constante, fornecemos calor a uma substância de m gramas, que inicialmente encontra-se na fase sólida. As etapas a que esta substância está sujeita são, em ordem:
- Aquecimento na fase sólida, desde a temperatura inicial θ0 até seu ponto de fusão (P.F.).
- Fusão da substância, ocorre com a temperatura constante no ponto de fusão (P.F.).
- Aquecimento na fase líquida, do ponto de fusão (P.F.) até o ponto de vaporização ou ebulição (P.E.).
- Vaporização da substância, ocorre com a temperatura constante no ponto de ebulição (P.E.).
- Aquecimento na fase gasosa, do ponto de vaporização ou ebulição (P.E.) até uma temperatura final θ.
Essas etapas, colocadas no diagrama de temperatura em função da quantidade de calor absorvida, correspondem à curva de aquecimento da substância representada na figura acima. Para se calcular as quantidades de calor absorvidas pela substância, é necessário levar em conta os trechos em que há variação da temperatura (quantidade de calor sensível) ou mudança de fase (quantidade de calor latente). Assim, temos:
trecho AB: QS= Q1-0=m .cs .(P.F.- θ0 )
trecho BC: Q1= Q2-Q1=m .LF
trecho CD: Q'S= Q3-Q2=m .cL .(P.E.- P.F.)
trecho DE: Q'L= Q4-Q3=m .LV
trecho EF: Q''S= Q5-Q4=m .cv .(θ-P.E.)
Veremos neste texto como é construído um gráfico de mudança de estado físico para qualquer substância pura, como interpretar esse tipo de diagrama e como o gráfico das misturas é representado.
Para tal, vamos considerar o exemplo da água. Imagine que pegamos um copo com gelo em uma temperatura de – 10 ºC e iniciamos um processo de aquecimento, sob pressão de 1 atm. À medida que a temperatura for aumentando, passando de -10 ºC para -9 ºC, para – 8ºC e assim sucessivamente, o gelo permanecerá no estado sólido até atingir a temperatura de 0 ºC.
Nesse ponto, ele começa a passar para o estado líquido, ou seja, começa a ocorrer a fusão. A temperatura não continuará aumentando como antes, mas permanecerá constante em 0ºC até que todo o gelo tenha derretido:
Depois da fusão de todo o sólido, a temperatura do sistema continuará a aumentar até atingir a temperatura de 100ºC. Nessa temperatura, a água que estava no estado líquido começará a passar para o estado de vapor, ou seja, ela entrará em ebulição.
Assim como aconteceu no ponto de fusão, no ponto de ebulição, a temperatura também permanecerá constante até que todo o líquido vire vapor. Depois disso, se continuarmos aquecendo o sistema, a temperatura continuará a subir:
Pronto! Esse é o gráfico ou diagrama que representa a mudança de estado físico da água ou a sua curva de aquecimento. Se fosse o processo inverso, teríamos a seguinte curva de resfriamento da água:
Um aspecto muito importante nesses gráficos é que eles são formados dois patamares, ou seja, há dois pontos em que a temperatura permanece constante por um tempo. Isso ocorre sempre na mudança de estado de uma substância pura. A única diferença são os valores dos pontos de fusão e de ebulição.
O oxigênio, por exemplo, ao contrário da água, não é líquido, mas gasoso em temperatura ambiente (cerca de 20ºC). Isso acontece porque seu ponto de fusão ao nível do mar é igual a -223,0 ºC e seu ponto de ebulição é de -183,0 ºC. Veja o seu gráfico de mudança de estado físico:
Gráficos de misturas comuns
Se estivermos aquecendo ou resfriando uma mistura, o ponto de fusão e o ponto de ebulição não terão valores determinados e constantes, ou seja, não se formarão os dois patamares observados nos gráficos acima.
As mudanças de estados físicos ocorrerão em faixas de temperatura, e não em um valor fixo. O ponto de fusão, por exemplo, começará em uma dada temperatura e terminará em outra, e o mesmo ocorrerá com o ponto de ebulição, como mostrado no gráfico a seguir:
Duas exceções são as misturas eutética e azeotrópicas. Veja o que acontece com elas:
a) Mistura eutética
A mistura eutética comporta-se como se fosse uma substância pura durante a fusão, ou seja, nesse ponto, a temperatura mantém-se constante do início ao fim da mudança de estado de agregação.
b) Mistura azeotrópica
A mistura azeotrópica comporta-se como uma substância pura durante a ebulição, ou seja, nesse ponto, a temperatura mantém-se constante do início ao fim da mudança de estado de agregação.
Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química
- FerSilva
- há 2 anos
- Química
- 1576
1. Qual era a temperatura da substância no tempo zero, isto é, quando o experimento começou? Qu ponto no gráfico (A, B, C, D, E) corresponde a essa situação?2. Nos trechos AB, CD e EF, o que acontece com a temperatura da substância, à medida que o tempassa?3. O que ocorre com a temperatura da substância nos trechos BC e DE, enquanto o tempo passa?4. Em que fase (sólida, líquida ou vapor) está a substância em cada um dos trechos que foram citadosatividade 2?5. Em que fase está a substância no ponto B? E no ponto C? O que ocorre no trecho BC?6. Em que fase está a substância no ponto D? E no ponto E? O que acontece no trecho DE?7. Qual é a temperatura de fusão dessa substância (na pressão em que o experimento foi realizaQuanto tempo levou para a amostra fundir completamente?8. Qual é a temperatura de ebulição dessa substância (na pressão em que o experimento foi realizaQuanto tempo levou para a amostra ebulir completamente?9. Se uma amostra dessa substância, inicialmente em fase vapor a 120 °C, for lentamente resfriad
or de pressão em que foi realizado o experimento, a que tempera
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Ao receber calor, por exemplo, a temperatura dos corpos tende a aumentar. Mas, para substâncias puras, quando atingidas determinadas temperaturas, o ganho de calor pode acarretar uma mudança de estado físico. Por exemplo, uma pedra de gelo a 0 ºC que começa a derreter ao receber calor do ambiente.
O que ocorre com a temperatura da substância nos trechos BCED em quanto tempo passa?
Resposta. Explicação: Vaporização da substância, a temperatura constante no ponto de ebulição (P.E.). Aquecimento na fase gasosa, vai do ponto de vaporização ou ebulição (P.E.) até uma temperatura final.
Qual era a temperatura da substância no tempo?
Resposta:No tempo zero a temperatura é -60° C. Ponto ''A'' corresponde à substância no estado sólido.
Em que fase está a substância no ponto B no ponto co que ocorre no trecho BC?
Resposta: No ponto B está em sólido entrando no líquido. Em C está líquido. No trecho BC está em Fusão.
O que acontece com a temperatura de ebulição?
Quando um líquido é aquecido, sua pressão de vapor aumenta até ficar igual à pressão do gás. ... Para formar vapor as moléculas do líquido superam as forças de atração entre elas. Atenção! A temperatura de um líquido em ebulição permanece constante, mesmo quando mais calor é adicionado.
vai até o ponto de vaporização ou ebulição (P.E.). Vaporização da substância, a temperatura constante no ponto de ebulição (P.E.). Aquecimento na fase gasosa, vai do ponto de vaporização ou ebulição (P.E.) até uma temperatura final.
O que acontece com as partículas Quando você altera a temperatura?
Isso ocorre porque, se a temperatura aumenta, significa que a agitação das partículas constituintes do gás está maior. ... Se a temperatura aumentar, a energia cinética das partículas também aumentará, e elas se movimentarão com maior velocidade, aumentando a pressão.
Qual é a temperatura de ebulição da substância?
Calor latente e ponto de ebulição
| Ouro | 2.660 | 377 |
| Água | 100 | 539,6 |
| Enxofre | 445 | 75 |
| Mercúrio | 356,5 | 65 |
Por que o aumento de temperatura aumenta a reatividade da substância?
- Assim, a reação (cozimento) ocorre com uma maior velocidade. O contrário acontece ao colocarmos os alimentos na geladeira, pois uma diminuição da temperatura faz com que a decomposição dos alimentos por microrganismos se dê de forma mais lenta. Mas por que o aumento de temperatura aumenta a reatividade da substância?
Como a temperatura pode ser determinada?
- De acordo com os argumentos teóricos, a temperatura pode ser determinada com base em outras grandezas, como a energia interna e a entropia. Veja mais: Energia térmica – o que é, fórmula e como funciona!
Será que a temperatura aumenta com o aumento da temperatura?
- Isso ocorre porque, se a temperatura aumenta, significa que a agitação das partículas constituintes do gás está maior. Com isso, a tendência é haver a expansão do gás, isto é, o volume aumenta com o aumento da temperatura. A transformação isobárica acima mostra que, quando a temperatura aumenta o dobro do inicial, o volume também dobra
Qual a influência da temperatura sobre a velocidade das reações?
- Isso faz com que haja mais moléculas com energia suficiente para reagir, o que acarreta no aumento da velocidade da reação. O primeiro cientista que estudou essa influência da temperatura sobre a velocidade das reações foi Jacobus Vant’t Hoff, no final do século XIX.