FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase

Transcrição

1 Estuda as fases em que uma substância pura pode se apresentar, de acordo com as condições de pressão e de temperatura a que está submetida. A neblina que se observa na foto resulta da transformação do vapor d água em gotículas de água. Imagem: Autor Simon Johnston / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic

2 Endotérmica Sublimação Fusão Vaporização Sólido Solidificação Líquido Gasoso Condensação Sublimação Exotérmica

3 A fase em que uma substância se encontra depende de suas condições de pressão e temperatura, podendo também estar num estado que corresponda ao equilíbrio entre duas fases ou mesmo entre as três fases. Representando os diferentes estados da substância num gráfico do tipo p x t, obtém-se o denominado Diagrama de Fases da Substância.

4 pressão (atm) temperatura(ºc)

5 pressão (atm) 1 Tipos de curvas 2 3 T temperatura(ºc) Curva de fusão (1) Delimita as regiões correspondentes às fases sólida e líquida. Cada ponto dela é representativo de um estado de equilíbrio entre essas fases.

6 Ponto Crítico PC (ponto superior da curva 2) Acima da temperatura, a substância encontra-se na fase gasosa (gás) e não pode ser liquefeita, independente da sua pressão. Ponto triplo ou tríplice (T) Estado comum às três curvas; é representativo do equilíbrio entre as três fases da substância. Curva de sublimação (3) Delimita as regiões correspondentes às fases sólida e de vapor. Cada ponto dela é representativo de um estado de equilíbrio entre essas fases. Curva de vaporização (2) Delimita as regiões correspondentes às fases líquida e de vapor. Cada ponto dela é representativo de um estado de equilíbrio entre essas fases.

7 Substância que aumenta o volume quando aquecida. Pressão CO 2 73 atm Sólido Líquido P C 5 atm P T Vapor Gás 0-56,6 0 C 31 0 CTemperatura

8 Substância que reduz o volume quando aquecida. Pressão 218 atm Líquido P C H 2 O Sólido 4,58 mmhg P T Vapor Gás 0 0,01 0 C 374 Temperatura 0 C

9 Dado o diagrama de fases de uma substância, pergunta-se: Pressão Que mudança de fase ocorre quando a substância passa do estado A para o estado B e quando passa do estado B para o estado C? F A Sólido Líquido B G D E Vapor C 0 Temperatura

10 No diagrama de fases da água: As temperaturas ta e tb são, respectivamente: a) pontos normais de fusão e ebulição. 760 Pressão (mmhg) b) pontos normais de ebulição e fusão. c) pontos de sublimação e fusão. d) pontos de ebulição e sublimação. t ( C) ta tb

11 Pela análise do diagrama de fases do dióxido de carbono e da água, observa-se que a temperatura de fusão (e de solidificação) depende da pressão a que a substância está submetida. Contudo, a influência da pressão sobre o ponto de fusão não se dá do mesmo modo para as duas substâncias estudadas.

12 1. SUBSTÂNCIAS QUE SE DILATAM NA FUSÃO É o que acontece na maioria das substâncias e corresponde ao comportamento do CO 2. O aumento da pressão faz aumentar a temperatura de fusão. P (atm) T Sólido Líquido t (ºC)

13 O Físico irlandês John Tyndall ( ) descreveu e documentou o experimento do regelo. Ele consiste em pendurar um fio de metal fino, com pesos adequados nas pontas, sobre um bloco de gelo a uma temperatura inferior a 0 ºC.

14 Pressão (atm) FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Pelo diagrama de fases vemos que a temperatura de ebulição de um líquido depende da pressão exercida sobre ele. Para qualquer substância, se a pressão externa aumentar, o DIAGRAMA DE FASE DA ÁGUA líquido ferverá numa temperatura mais elevada Líquido Vapor Temperatura em ºC

15 A água, em particular, ferve a 100 ºC ao nível do mar, onde a pressão atmosférica é normal (1 atm). Em maiores altitudes, a ebulição da água ocorre em temperatura mais baixas, porque a pressão atmosférica é menor. A temperatura que a água ferve depende da altitude.

16 La Paz (3.700m) 87 0 C Quito (2.850m) 90 0 C Brasília (1.170m) São Paulo (760m) 98 0 C 96 0 C Recife (nível do mar) C

17 Autor desconhecido / disponibilizado por Wikinaut / GNU Free Documentation License FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio No interior de uma panela de pressão, a água está sujeita a uma pressão maior que uma atmosfera (1 atm) e, por isso, ferve a uma temperatura superior a 100 ºC. Em consequência, os alimentos cozinham em menos tempo.

18 VÁCUO ÁGUA 0 mmhg a 20ºC TEMPO ÁGUA 17,5 mmhg a 20ºC Temos um líquido que se encontra em um recipiente fechado e que entre o líquido e a tampa do recipiente tem vácuo.

19 A pressão que o vapor exerce no equilíbrio líquido-vapor denominase PRESSÃO MÁXIMA DE VAPOR Inicialmente o líquido evapora rapidamente e, depois que essa evaporação vai diminuindo, até ficar constante.

20 ÁGUA 17,5 mmhg a 20ºC ÉTER 442 mmhg a 20ºC NATUREZA DO LÍQUIDO Líquidos MAIS VOLÁTEIS possuem MAIOR PRESSÃO MÁXIMA DE VAPOR

21 ÁGUA 26 mmhg a 27ºC ÁGUA 79 mmhg a 47ºC TEMPERATURA EM QUE SE ENCONTRA O LÍQUIDO Como a formação dos vapores é um fenômeno endotérmico, um aumento de temperatura favorece a sua formação, aumentando, assim, a pressão máxima dos vapores.

22 Levando em conta que a pressão máxima de vapor corresponde ao equilíbrio líquido-vapor da substância, a curva das pressões máximas de vapor, no DIAGRAMA DE FASES, é a curva de VAPORIZAÇÃO. p L+V p 2 Líquido p 1 Vapor E

23 Tendo em vista o momento em que um líquido se encontra em equilíbrio com seu vapor, leia as afirmações a seguir: V F V F I. A evaporação e a condensação ocorrem com a mesma velocidade. II. Não há transferência de moléculas entre o líquido e o vapor. III. A pressão de vapor do sistema se mantém constante. IV. A concentração do vapor depende do tempo. Das afirmações citadas, são FALSAS: a) I e III. b) II e IV. c) II e III. d) I e II. e) III e IV.

24 Imagem: Autor Jakub Steiner / disponibilizado por Boukeas / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio No endereço eletrônico diagrama_equilibrio/hplab.htm, você poderá, por meio de uma simulação, verificar em que fase uma substância se encontra conforme o valor da pressão e da temperatura.

25 Objetivo: reproduzir a experiência do regelo de Tyndall. Material: - bloco de gelo a cerca de -1ºC; - 2 suportes de madeira; -1 fio fino de arame; -2 pesos de 500 g.

26 Procedimentos - Coloque o bloco de gelo apoiado sobre os dois suportes de madeira, de modo que a parte central fique livre. - Em seguida, prenda os pesos nas extremidades do fio de arame e passe esse fio sobre o bloco, deixando os pesos pendentes. - Depois, verifique se há alguma modificação visível na região do gelo atravessada pelo arame. - Por fim, explique por que o fio atravessa o gelo e este permanece íntegro.

27 JUNIOR, Francisco Ramalho. Os fundamentos da Física. Vol ed. rev. e ampl. São Paulo: Moderna, TORRES, Carlos Magno A. Física Ciência e Tecnologia. Vol 2. 2.ed. São Paulo: Moderna, Site:

28 Tabela de Imagens n do slide direito da imagem como está ao lado da foto link do site onde se consegiu a informação Data do Acesso 2 Autor Simon Johnston / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic 18 Autor desconhecido / disponibilizado por Wikinaut / GNU Free Documentation License 24 Autor Jakub Steiner / disponibilizado por Boukeas / Creative Commons Attribution- Share Alike 3.0 Unported nd_knapps_loch_area_-_geograph.org.uk_- _ jpg cooker.jpg 03/09/ /09/ /09/2012