Question

Pesquisa

Tema: Diagrama de mudança de estado físico

Answer 1

Novamente usaremos a água como exemplo, entretanto, a forma de escrever o diagrama é basicamente igual para todas as substâncias puras, isto é, para todas as substâncias que são formadas por um único constituinte, que não são misturas.

Ao nível do mar (pressão de 1 atm), os pontos de fusão e ebulição da água são, respectivamente, 0ºC e 100ºC. Assim, considere, por exemplo, um cubo de gelo a -20 ºC que passa a ser aquecido em uma panela no fogo. Com o tempo, a temperatura do gelo subirá: -19ºC... -18 ºC... -17 ºC..., e assim por diante, até chegar à temperatura de 0ºC, isto é, ao seu ponto de fusão. Nessa temperatura, a água que estava no estado sólido começará a passar para o estado líquido, mas a temperatura não continuará subindo, ela permancerá em 0ºC até que todo o gelo vire água líquida.

É por isso que, no diagrama de mudança de estado físico apresentado a seguir, escrevemos um patamar, ou seja, um intervalo de tempo em que a temperatura permanece constante:

Se continuarmos aquecendo a água na panela, a sua temperatura subirá: 1ºC... 2ºC... 3ºC... e assim por diante. Durante todo esse tempo a água ainda estará no estado líquido. Porém, quando atingir a temperatura de 100ºC, as moléculas que estavam no fundo do recipiente ganharão energia térmica suficiente para vencer a pressão externa (da gravidade) e sua massa diminuirá, por isso, elas subirão, enquanto a água da superfície descerá. Com o tempo, essas águas que desceram também ganharão energia térmica e voltarão a subir, já que as da superfície perderão energia para o meio. Esse processo é chamado de convecção.

Durante todo esse processo de ebulição, ou seja, em que a água no estado líquido passa para o estado de vapor, a temperatura da água não aumenta, mas permanece constante em 100ºC até que todo o líquido vire vapor.

Desse modo, continuando a escrever o diagrama de mudança de estado físico, temos mais um patamar, mas que se refere ao ponto de ebulição:

O diagrama de mudança de estado físico completo da água fica da seguinte forma ao nível do mar.

Veja que o processo inverso do aquecimento, isto é, o resfriamento, ocorre da mesma forma, com o ponto de liquefação (condensação) igual ao ponto de ebulição (100ºC), e o ponto de solidificação igual ao ponto de fusão (0ºC).

Todo gráfico de mudança de estado físico, seja qual for a substância pura, apresentará dois patamares que se referem ao ponto de fusão e ao ponto de ebulição da substância.

Essa informação pode ser usada, por exemplo, para determinar se uma substância é sólida, líquida ou gasosa em temperatura ambiente. Por exemplo, o ponto de fusão do fenol é 43ºC e o ponto de ebulição é 182,0ºC.

A temperatura ambiente é cerca de 25 ºC, ou seja, no diagrama acima, está entre 0ºC e 43ºC, que é quando o fenol está no estado sólido. Isso significa que, em temperatura ambiente, o fenol é sólido.

No caso de misturas de duas ou mais substâncias, o diagrama de mudança de estado físico não apresenta esses dois patamares, pois as mudanças de estado físico das misturas não ocorrem com a temperatura constante, mas sim em faixas de temperatura, porque, à medida que passa para outro estado físico, a composição da mistura muda.

As únicas exceções são as misturas eutéticas e azeotrópicas.