Question

O que é estado térmico da matéria

Answer 1

Estado sólido: forças de coesão intensas entre as suas partículas; forma e volume bem definidos. 

Estado líquido: forças de coesão menos intensas entre as suas partículas, mas ainda apreciáveis; forma variável (na presença de forças externas) e volume bem definido. 

Estado gasoso: forças de coesão extremamente fracas entre as suas partículas; não apresenta forma nem volume definidos. 

As mudanças entre os estados recebem nomes específicos: 

a) fusão: é a passagem de uma substância do estado sólido para o estado líquido;
b) solidificação: é a passagem do estado líquido para o estado sólido;
c) vaporização: é a passagem do estado líquido para o estado gasoso;
d) condensação ou liquefação: é a passagem do estado gasoso para o estado líquido; 
e) sublimação: é a passagem direta do estado sólido para o estado gasoso ou do estado gasoso para o estado sólido.



Variáveis de Estado
Chamamos de variáveis de estado as grandezas que permitem caracterizar um dado estado de uma substância. Sabemos que a temperatura é uma variável de estado, pois estamos habituados com o fato de que o aquecimento de um sólido o levará à sua fusão e que o aquecimento de um líquido o levará à vaporização. Mas existe outra variável significativa nesse fenômeno: a pressão. Um aumento de pressão tende a aproximar as partículas que formam um sistema, assim como uma diminuição de pressão faria o inverso. A partir de agora, analisaremos qual a relação entre a pressão e a temperatura de mudança de estado das substâncias para cada caso.

FUSÃO E SOLIDIFICAÇÃO

Existem dois tipos de substâncias na natureza: as que se expandem durante a fusão (a maioria) e as que se contraem durante a fusão (é o caso da água – isso explica porque uma garrafa cheia de água colocada no congelador estoura! A água se contrai na fusão e se dilata na solidificação).  Analisemos os dois casos separadamente: 

- Contração na fusão: como um aumento de pressão facilita a contração, é necessário menos energia para o processo, o que faz com que a temperatura de fusão diminua. Esse é o caso da água. Sob pressão de 1,0 atm, a água congela e derrete a 0 °C. Se aumentamos a pressão sobre ela, a temperatura de fusão da água diminui, o que faz com que gelo derreta mesmo abaixo de 0 °C. Esse fato ajuda a entender por que os patins deslizam sobre o gelo. O aumento de pressão favorece a fusão do gelo, formando uma camada de água abaixo da lâmina dos patins.

VAPORIZAÇÃO E LIQUEFAÇÃO

Existem várias formas de um líquido se vaporizar. A evaporação acontece a qualquer temperatura, devido às partículas mais energéticas que conseguem vencer a resistência oferecida pelo ambiente. A ebulição, ao contrário, acontece com uma temperatura bem definida, constante para um dado valor de pressão nas substâncias puras.  

Na vaporização, a tendência das substâncias é sempre expandir. Logo, um aumento de pressão sempre tenderá a dificultar a expansão, fazendo com que a quantidade de energia necessária para vaporizarmos a substância aumente. Isso acarreta a elevação da temperatura de ebulição.  

Isso ajuda a entender o funcionamento da panela de pressão. Dentro desta, a pressão é maior do que 1,0 atm, fazendo com que a água entre em ebulição acima de 100ºC, o que faz com que os alimentos estejam expostos a uma temperatura mais alta do que em uma panela em contato com a atmosfera, onde a temperatura fica limitada a 100ºC, já que, uma vez atingida essa temperatura, ela mantém-se constante durante a ebulição. Também ajuda a entender por que o ventilador nos dá a sensação de frescor. Em dias quentes, parte da água de nosso corpo evapora, roubando calor do nosso corpo e mantendo nossa temperatura constante. À medida que a quantidade de vapor aumenta, a pressão cresce e isso dificulta a evaporação de mais água. Neste momento, a água passa a ser visível no estado líquido em nossa pele (suor). O ventilador desloca parte do ar cheio de vapor (saturado), fazendo com que o processo de evaporação prossiga.

Sublimação
Sublimação é a passagem de uma substância do estado sólido para o estado gasoso diretamente ou vice-versa. Para algumas substâncias, como a naftalina e o gás carbônico, ela acontece espontaneamente em condições ambientes. O gás carbônico, nessas condições, é chamado de gelo-seco, utilizado para gerar fumaça em shows e espetáculos.

PONTOS CRÍTICO E TRIPLO

Ponto triplo é o conjunto de pressão e temperatura nos quais encontramos uma substância em seus três estados simultaneamente. No caso da água, isso acontece a 0,01 ºC e 611,73 pascal.

Chamamos de ponto crítico o par de temperatura e pressão a partir do qual uma substância não pode ser mais liquefeita sob temperatura constante. Assim, antes da temperatura crítica, podemos liquefazer a substância apenas comprimindo-a.

Substância que aumenta de volume ao se fundir



Substância que diminui de volume ao se fundir




MAIS TÉRMICA