Mudanças de fases

As mudanças de fases são transformações que ocorrem quando uma substância muda de um estado físico para outro, como sólido, líquido ou gasoso. Esse estudo é fundamental na física e na química, pois ajuda a entender o comportamento das substâncias sob diferentes condições de temperatura e pressão.

Aqui estão os principais tipos de mudanças de fases:

1. Fusão: É a transformação de um sólido em líquido. Isso ocorre quando a temperatura de um sólido é elevada ao ponto de derreter. Exemplo: gelo derretendo em água.

2. Solidificação: É o processo inverso da fusão, onde um líquido se transforma em sólido quando a temperatura diminui. Exemplo: água se transformando em gelo.

3. Vaporização: É a transformação de um líquido em gás. Isso pode ocorrer de duas maneiras:

   • Evaporação: Quando a vaporização acontece na superfície do líquido, geralmente a temperaturas abaixo do ponto de ebulição.

   • Ebulição: Quando a vaporização ocorre em todo o volume do líquido, a uma temperatura específica chamada ponto de ebulição.

4. Condensação: É o processo inverso da vaporização, onde um gás se transforma em líquido. Exemplo: vapor d'água se transformando em gotas de água.

5. Sublimação: É a transformação direta de um sólido em gás, sem passar pela fase líquida. Exemplo: gelo seco (dióxido de carbono sólido) sublimando em dióxido de carbono gasoso.

6. Ressublimação: É o processo inverso da sublimação, onde um gás se transforma diretamente em sólido. Exemplo: formação de gelo a partir do vapor d'água em temperaturas muito baixas. 

         

Essas mudanças de fases são governadas por princípios de termodinâmica e envolvem trocas de energia na forma de calor. Entender essas transformações é crucial para várias aplicações, desde processos industriais até fenômenos naturais.

Exercícios

1 - (Colégio Naval) Analise a tabela abaixo, considerando os pontos de fusão (PF) e ebulição (PE), a 1 atm de pressão, das substâncias a seguir. 

Substância	PF (°C)	PE (°C)
Cloro	– 101,0	– 34,6
Flúor	– 219,6	– 188,1
Bromo	– 7,2	58,8
Mercúrio	– 38,8	356,6
Iodo	113,5	184

Sendo assim, é correto afirmar que, a 50 °C, encontram-se no estado líquido:

a) cloro e flúor.
b) cloro e iodo.
c) flúor e bromo.
d) bromo e mercúrio.
e) mercúrio e iodo.

2 - (FGV) O conhecimento das propriedades físico-químicas das substâncias é muito útil para avaliar condições adequadas para a sua armazenagem e transporte.

Considere os dados das três substâncias seguintes:

Substância           Ponto de fusão (°C)           Ponto de ebulição (°C) 

I – Estanho                       232                                          2 720
II – Flúor                        –220                                          –188
III – Césio                          28                                            678

                             (P. W. Atkins. Princípios de Química, Ed. Bookman, 3.ª ed, 2006)

 É correto afirmar que em um ambiente a 35 °C, sob pressão atmosférica, as substâncias I, II e III apresentam-se, respectivamente, nos estados físicos

a) sólido, gasoso e líquido.
b) sólido, gasoso e gasoso.
c) sólido, líquido e líquido.
d) líquido, gasoso e líquido.
e) líquido, líquido e gasoso.

3 - (UEA) A venda de álcool hidratado (95,5 % de etanol + 4,5 % de água) é controlada por motivo de segurança, já que muitas pessoas acidentalmente tiveram queimaduras no corpo por seu manuseio incorreto. A seguir, o gráfico representa a curva de aquecimento dessa mistura à pressão de 1atm.

Pela análise do gráfico, observa-se que o álcool hidratado, a 85 ºC e 1 atm, se encontra no estado __________ e a temperatura da mistura durante a fusão __________. 

Assinale a alternativa que preenche, correta e respectivamente, as lacunas do texto.

 a) sólido – permanece constante
b) gasoso – varia
c) líquido – varia
d) gasoso – permanece constante
e) líquido – permanece constante

4 - (UCS) O diagrama de fases da água, representado abaixo, permite avaliar o estado físico de uma amostra de água em função da pressão e da temperatura às quais está submetida.

                    

Com base no diagrama de fases da água, considere as afirmativas abaixo.

I. A patinação no gelo ocorre, pois a pressão que a lâmina dos patins exerce sobre o gelo provoca a fusão da água, permitindo o deslizamento.

II. A utilização da panela de pressão acelera o cozimento dos alimentos, pois possibilita o aumento da temperatura de ebulição da água.

III. A água apresenta menor temperatura de ebulição em Caxias do Sul - RS, comparada a uma cidade localizada no nível do mar, onde a pressão atmosférica é maior. 

Das afirmativas acima, pode-se dizer que

a) apenas I está correta.

b) apenas II está correta.

c) apenas I e III estão corretas.

d) apenas II e III estão corretas.

e) I, II e III estão corretas.

5 - Determine a quantidade de calor em kcal necessária para um bloco de gelo com 2 kg de massa, inicialmente a - 5°C, seja aquecido até a temperatura de 5°C.

Dados: Calor específico do gelo = 0,5 cal/g °C; calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g

a) 150.           b) 155.          c) 165.          d) 170.          e) 175.

Respostas:

1 - Alternativa B.

 Percebe-se que a temperatura de ebulição da mistura é igual a 78,1 °C, ou seja, para temperaturas maiores que 78,1 °C, a mistura é encontrada no estado gasoso.

 Durante a mudança de estado líquido para o estado gasoso, a temperatura de ebulição permanece constante em um valor igual a 78,1 °C. 

2 - Alternativa A.

  Estanho            Flúor                Césio

 

  Sólido             Gasoso             Líquido                                 

3 - Alternativa B.

4 - Alternativa E

I. A patinação no gelo ocorre, pois a pressão que a lâmina dos patins exerce sobre o gelo provoca a fusão da água, permitindo o deslizamento.

II. A utilização da panela de pressão acelera o cozimento dos alimentos, pois possibilita o aumento da temperatura de ebulição da água.

III. A água apresenta menor temperatura de ebulição em Caxias do Sul - RS, comparada a uma cidade localizada no nível do mar, onde a pressão atmosférica é maior

5 - Resolução:

              Gelo           Fusão              Água

                                do gelo