Aspectos Macroscópicos

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1 07 fev Aspectos Macroscópicos Estados físicos da matéria e gráficos de mudança de fase 01. Resumo 02. Exercícios para aula 03. Exercícios para casa 04. Questão contexto 05. Gabarito

2 RESUMO Estados físicos da matéria É importante o aluno conhecer algumas características dos estados físicos(sólido, liquido e gasoso), características essas como: forma, volume e agitação das moléculas. rentes sentidos dependendo da transformação feitas. Veja as figuras abaixo: Sólidos Estado físico onde as interações intermoleculares são extremamente fortes e com isso faz com que sua forma e volume sejam fixas, ou seja, elas não se moldam ao tipo de recipiente emque se encontram. Já em relação a agitação das moléculas, os sólidos tem um grau de agitação das moléculas baixa. Líquidos Os líquidos tem suas interações intermoleculares com um maior comprimento que dos sólidos por exemplo, isso faz com que esse estado físico assuma uma forma fluída e assuma a forma do recipiente aonde se encontra. Por mais que sua forma tenha essa característica moldável seu volume é fixo, pois o seu grau de agitação ser intermediário, ou seja, maior que dos sólidos porém menor que dos gases, ainda não é suficiente para fazer com que seu volume seja variável. Obs: Na figura acima, a seta para esquerda indica o sentido da liberação de calor. Os estados físicos são sólido, líquido e gasoso. Estes sofrem as seguintes alterações: 140 Gases Em virtude da baixa interação entre as moléculas nesse estado físico, o grau de agitação das moléculas nos gases é elevado, e com isso vem a explicação do fato da forma e do volume dos gases serem variáveis. Você sabe a diferença entre gás e vapor? R: Gás é o nome dado ao estado gasoso de uma substância que na temperatura ambiente se encontra no estado gasoso. Vapor, é o nome dado ao estado gasoso de uma substância que, na temperatura ambiente seu estado físico é liquido! Mudanças de estado físico Antes de falarmos sobre as mudanças de estado físico é importante ressaltar que as energias desses estados são diferentes, logo as transformações feitas requerem quantidades de calor diferentes em dife- Exemplos de cada transformação: Fusão: Derretimento das calotas polares Solidificação: processo de fabricação de gelo no seu congelador Liquefação: gotículas de água que ficam na tampa de uma panela fechada quando se aquece água, o vapor d água sobre, bate na tampa e volta para o estado líquido Sublimação: evaporação de naftalina, gelo seco... OBS: O nome dado ao processo de retorno do estado gasoso direto para o sólido chama-se Resublimação.

3 Vaporização A vaporização é o processo da passagem do liquido pro gasoso, e ela pode ser feita de 3 formas diferentes: Evaporização: O calor do sol aumenta a temperatura ambiente e isso faz com quem as moléculas de agua da blusa molhada no varal, por exemplo, evaporem. A evaporizaçãoé um processo lento Ebulição: Aquecimento de uma panela com agua faz com que as moléculas de agua da parte inferior da panela esquentem, seu grau de agitação aumenta, seu volume aumenta e elas trocam deposição com as moléculas mais frias da parte de cima da panela, as mais frias descem e o processo acontece de novo, chamamos isso de convecção, que nada mais é que a transmissão de calor através do transporte de matéria. Quando a formação de bolhas começa a acontecer podemos caracterizar esse processo como de ebulição. Calefação: Quando a temperatura do meio é muito maior que temperatura de ebulição do liquido temos uma calefação, exemplo é uma gota de água caindo numa chapa aquecida, podemos considerar esse processo de vaporização como instantâneo. Existe uma temperatura especifica para que uma substancia passe do liquido para o gasoso. Quando estamos a nível do mar existe uma coluna de ar atmosférico que fica entre a própria atmosfera e o local aonde estamos, e essa coluna exerce uma certa pressão sobre nós, e quando vamos, por exemplo, aquecer uma panela com água essa pressão também está sobre essa líquido, isso faz com que a temperatura de ebulição, no caso da água, seja 100 C. A pressão e a temperatura de ebulição são diretamente relacionadas. Logo, se fizermos esse mesmo procedimento no alto de uma montanha grande, onde a pressão atmosférica seja menor que a do nível do mar(pois a coluna de ar em cima de uma montanha é menor), essa diferença de massa atmosférica vai alterar a temperatura de ebulição do liquido em questão, ou seja, será mais fácil evaporar um liquido em lugares ou em situações onde a pressão do local seja menor que 1 atm(pressão atmosférica a nível do mar). Em outra situação por exemplo, na panela de pressão, o processo é análogo ao da montanha, porém ao contrário. Pelo fato da pressão dentro da panela ser grande a água demora mais pra evaporar pois suas temperatura de ebulição aumenta, logo o cozimento do alimento é feito de forma mais acelerada pois a temperatura interna do recipiente, no caso a panela, é maior. Gráfico de mudança de fase em substâncias puras 141 Relação entre pressão e temperatura de ebulição Na figura acima conseguimos observar o passo-a- -passo de uma mudança de estado físico da água, onde ela se mantém sólida em temperaturas abaixo de zero graus Celcius e ao aumentar a temperatura do sistema e atingir o primeiro patamar(em vermelho), começam as surgir as primeira gotículas de água e assim, coexistem os dois estados(- sólido e líquido). O mesmo acontece no segundo patamar ao continuar aumentando a temperatura do sistema, os dois estados de liquido e sólido coexistem no sistema até toda a água passe para o estado de vapor.

4 EXERCÍCIOS DE AULA 1. A tabela a seguir traz os pontos de fusão e ebulição, em ºC, sob pressão de 1 atm, de alguns materiais. Com base nas informações da tabela, assinale a alternativa que indica quais materiais estão no estado de agregação líquido à temperatura ambiente (cerca de 25ºC): 2. a) Oxigênio e Metanol b) Metanol, acetona e mercúrio c) Metanol e mercúrio d) Amônia, acetona, mercúrio e alumínio e) Nenhuma das alternativas Dois copos, A e B, contendo respectivamente 100 ml e 200 ml de água destilada, são aquecidos uniformemente com a mesma fonte de calor.sendo ta e tb os tempos gastos para se iniciar a ebulição nos copos A e B; TEA e TEB as temperaturas de ebulição nos copos A e B, podemos afirmar: 142 a) ta < tb; TEA = TEB b) ta < tb; TEA < TEB c) ta > tb; TEA > TEB d) ta > tb; TEA = TEB e) ta = tb; TEA = TEB 3. O naftaleno, comercialmente conhecido como naftalina, empregado para evitar baratas em roupas, funde em temperaturas superiores a 80 C. Sabe-se que bolinhas de naftalina, à temperatura ambiente, têm suas massas constantemente diminuídas, terminando por desaparecer sem deixar resíduo. Essa observação pode ser explicada pelo fenômeno da: a) fusão b) sublimação c) solidificação d) liquefação e) ebulição

5 4. As fases de agregação para as substâncias abaixo, quando expostas a uma temperatura de 30 ºC, são, respectivamente: Tabela com pontos de fusão e ebulição de alguns materiais a) sólido, líquido, gasoso e líquido. b) líquido, sólido, líquido e gasoso. c) líquido, gasoso, líquido e sólido. d) gasoso, líquido, gasoso e sólido. e) sólido, gasoso, líquido e gasoso. 5. O ponto de fusão do cobre é igual a 1083 ºC e o ponto de ebulição é de ºC. Assinale a alternativa que indica corretamente o estado físico do cobre em 20ºC, 100ºC, 1000ºC e 2500ºC, respectivamente: a) sólido, sólido, líquido, gasoso. b) Sólido, sólido, sólido, sólido. c) Sólido,líquido,líquido,gasoso. d) Sólido,sólido,sólido,líquido. e) Sólido, sólido, sólido, gasoso. 143 EXERCÍCIOS PARA CASA 1. Numa bancada de laboratório temos cinco frascos fechados com rolha comum que contêm, separadamente, os líquidos seguintes: Num dia de muito calor, em determinado instante, ouve-se no laboratório um estampido, produzido pelo arremesso da rolha de um dos frascos para o teto. De qual dos frascos foi arremessada a rolha? a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5

6 2. Analisando o gráfico abaixo, referente ao aquecimento de uma substância sólida, podemos afirmar que: a) quando t = 2 minutos, tem-se um sistema monofásico. b) quando t = 4 minutos,coexistem substância sólida e substância líquida. c) em t = 1 inicia-se a liquefação da substância. d) a substância tem ponto de fusão igual a 40 C. e) no intervalo de 5 a 8 minutos, a substância encontra-se totalmente na forma de vapor. 3. O gráfico a seguir indica as mudanças de estado da substância pura chumbo quando submetida a um aquecimento: a) Qual o estado físico em que o chumbo se encontra após 15 minutos de aquecimento? b) Durante quanto tempo o chumbo permaneceu totalmente liquefeito? c) Em qual estado físico o chumbo se encontra a uma temperatura de 1760 C? d) Em quais intervalos de tempo o chumbo coexiste em dois estados físicos? Um frasco de amostra contendo três substâncias químicas, A, B e C, foi enviado a um laboratório químico para ser analisado. O rótulo apresenta os seus pontos de fusão (P.F.) e pontos de ebulição (P.E.) à pressão de 1 atm conforme o quadro a seguir: A primeira medida tomada pelo técnico químico foi determinar o estado físico das substâncias à temperatura de 25 ºC. A conclusão a que ele chegou em relação às substâncias, respectivamente, de cima para baixo foi: a) líquido, sólido, gasoso. b) sólido, gasoso, líquido. c) sólido, líquido, gasoso. d) líquido, gasoso, sólido. e) gasoso, líquido, sólido.

7 5. Conhecidos os pontos de fusão e de ebulição de uma substância à pressão de 1 atm, é possível prever seu estado físico em qualquer temperatura, o que auxilia o desenvolvimento de métodos de separação de misturas em laboratório e na indústria. Assim, se a temperatura da substância estiver: a) abaixo do seu ponto de fusão, ela se encontra no estado líquido. b) acima do seu ponto de ebulição, ela se encontra no estado sólido. c) acima do seu ponto de fusão, ela se encontra no estado sólido. d) entre o ponto de fusão e o ponto de ebulição, estará no estado gasoso. e) entre o ponto de fusão e o ponto de ebulição, estará no estado líquido. 6. Uma outra técnica utilizada é a secagem de alimentos em estufas. Nesse processo, a umidade é retirada gradativamente devido ao fluxo de ar quente. De um modo caseiro, todos podem construir uma estufa para secagem de alimentos tal qual a desenhada a seguir. 145 SEYMOUR, John. La vida en el campo. Barcelona: Editora Blume, Adaptado Imagem seccionada de uma estufa, mostrando o interior da câmara de aquecimento e o interior da câmara de secagem onde são colocados os alimentos. Pensando nessa técnica, assinale a alternativa cujas palavras completam, correta e respectivamente, a afirmação a seguir. Nessa estufa, o ar frio é aquecido na câmara de aquecimento e é levado até os alimentos por, extraindo a água por. a) condução ebulição b) condução evaporação c) convecção ebulição d) convecção evaporação

8 7. As chamas atingem diferentes temperaturas dependendo de como são produzidas. Em shows pirotécnicos chegam a C, nos fogões residenciais podem atingir até 800 C e, em sistemas de oxiacetileno, alcançam C. Quando em contato com chamas de altas temperaturas, alguns metais fundem e, até mesmo, entram em ebulição. A tabela seguinte apresenta as temperaturas de fusão de alguns metais sólidos. O número de metais que NÃO muda de fase, quando aquecidos em chamas de fogões residenciais, é igual a 8. a) 1 b) 2 c) 3 d )4 No vidro traseiro de alguns automóveis, há filamentos que funcionam como desembaçadores. Ao acionar um botão no painel, o motorista aquece esses filamentos e, por isso, os vidros desembaçam. Sobre esse fato, analise as afirmativas a seguir O vidro fica embaçado porque o vapor d água condensa sobre ele. 2. Os filamentos aquecem o vidro e provocam a vaporização da água, desembaçando o vidro. 3. Os filamentos aquecem o vidro e acarretam a sublimação da água, desembaçando o vidro. Está(ão) corretas apenas: a) 1 b) 2 c) 1 e 2 d) 1 a 3 e) 2 a 3 9. Os compostos orgânicos possuem interações fracas e tendem a apresentar temperaturas de ebulição e fusão menores do que as dos compostos inorgânicos. A tabela apresenta dados sobre as temperaturas de ebulição e fusão de alguns hidrocarbonetos.

9 Na temperatura de 114 ºC é correto afirmar que os estados físicos em que se encontram os compostos, metano, propano, eteno e propino, são, respectivamente, a) sólido, gasoso, gasoso e líquido. b) líquido, sólido, líquido e sólido. c) líquido, gasoso, sólido e líquido. d) gasoso, líquido, sólido e gasoso. e) gasoso, líquido, líquido e sólido. 10. Um pouco de água à 20 C foi colocado em um copo contendo uma pedra de gelo. Pode-se afirmar que: a) com o tempo o gelo resfria a água a 0 C, e ele não derrete no processo. b) a água aquece o gelo a 20 C derretendo-o no processo, sem que a água se resfrie. c) enquanto a água e o gelo estão juntos no copo, o gelo derrete e a água se resfria em uma temperatura de 0 C. d) o contato da água com o gelo força a água a se congelar a 20 C. e) o contato da água com o gelo força o gelo a se congelar a 0 C. 147 QUESTÃO CONTEXTO! João estava fazendo comprinhas na famosa rua 25 de março em São Paulo, quando foi abordado por um senhor estranho, que lhe contou uma história triste, cheia de desgraça, doenças, perda de emprego e etc. Ao final da história, o senhorzinho ofereceu-lhe uma corrente de ouro de massa igual a 152g dizendo que era 18 quilates, por apenas R$ 100,00. João, com o coração nobre e tentado pela oferta vantajosa, acabou comprando. Mais tarde, como João é aluno do Descomplica, resolveu fazer um teste com a corrente. Ele decidiu realizar o seguinte experimento para comprovar se a corrente era ou não de ouro 18 quilates: Sabendo que a densidade do ouro 18 quilates é de 20,5 g/cm3. A corrente era realmente de ouro 18 quilates? Explique como você chegou a essa conclusão.

10 GABARITO 01. Exercícios para aula 1. b 2. a 3. b 4. c 5. e 02. Exercícios para casa 1. b 2. d 3. a) sólido + líquido 4. a 5. e 6. d 7. c 8. c 9. e 10. c b) 15 minutos c) gasoso d) 10 a 20 minutos e 35 a 50 minutos 03. Questão contexto D = m/ v V = 108, = 8,4 ml 8,4 ml =8,4cm³ d = 152/8,4 d = 18,09 João foi enganado! A corrente não era de ouro já que a densidade da mesma é 18,08g/cm³ diferente da densidade do ouro 18 quilates. 148

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