Curvas de aquecimento e diagrama de fases

Transcrição

1 Curvas de aquecimento e diagrama de fases PROF : JOSÉ LUCAS FÍSICA B

2 Curvas de aquecimento Curva de aquecimento e resfriamento é o gráfico que mostra a variação de temperatura de uma amostra quando aquecida ou resfriada, incluindo-se as mudanças de estado físico; Mostram a variação da temperatura com o tempo à medida que o objeto vai perdendo ou ganhando energia.

3 Curva de aquecimento e resfriamento Etapa Estado Temperatura A Sólido - 20 C Curva de Aquecimento para a Água pura a pressão de 1 atm. A - B Sólido Aumento de 20 C para 0 C B - C Transição de Sólido para Líquido 0 C C D Líquido Aumento de 0 C até 100 C D E Transição de Líquido para Gasoso 100 C E F Gasoso Acima de 100 C

4 Curva de aquecimento e resfriamento De modo similar, a curva de aquecimento e resfriamento também pode vir a ser utilizada para calcular a quantidade de calor associada a uma variação de temperatura ou uma mudança de estado físico; Para tal, dividimos o gráfico também em respectivos intervalos e associamos aos valores presentes no gráfico;

5 Curva de aquecimento e resfriamento Pelo gráfico, concluímos: De A até B temos uma quantidade de Calor Sensível Q S, pois há variação de temperatura; De B até C temos uma quantidade de Calor Latente Q L, pois é possível identificar uma mudança de estado físico, já que não há mudança de temperatura; De C até D temos uma segunda quantidade de Calor Sensível Q S, pois há uma segunda variação de temperatura; De D até E temos uma segunda quantidade de calor Latente Q L, pois há uma segunda mudança de estado físico, já que novamente, não há variação de temperatura; De E até F temos uma terceira quantidade de Calor Sensível Q S, já que há, novamente, variação de temperatura; Por fim, a Soma de Q S + Q L + Q S + Q L + Q S é a quantidade total de Calor para que a água realize essas transições;

6 Curvas para misturas Para misturas, os valores de temperatura durante as transições de estados físicos não são fixas. De modo que, é necessário representar graficamente esse intervalo;

7 Curvas para misturas O gráfico ao lado ilustra a questão sobre as quantidades de calor Q associadas a cada um dos intervalos; Percebam que, durante a mudança de estado físico, não existe apenas calor na forma latente agora. Também temos uma quantidade de calor sensível, já que há uma variação de temperatura dentro da mudança de estado;

8 Diagrama de fases Um diagrama de fases é um gráfico que descreve as condições físicas (temperatura e pressão) nas quais os estados de certa substância podem existir; As curvas do diagrama de fases que estabelecem os limites de existência de cada estado físico são chamadas de linhas de equilíbrio (linhas azuis);

9 O diagrama de fase abaixo apresenta todas condições para a água, inclusive, outros pontos de coexistência de fases. Diagrama de fases O gelo é apenas uma das 18 fases cristalinas conhecidas da água.

10 Diagramas de fase também são muito úteis para a descrição de misturas mais complexas, como por exemplo, o diagrama ferrocarbono; (Max peso em carbono = 7%) Diagrama de fases

11 Diagrama de fases A utilização de um diagrama de fases serve para identificar pontos de transição de fase, pontos triplos, intervalos de temperatura e pressão; Dessa forma, eles se tornam bastante úteis para a identificação de valores nos eixos dos gráficos; Cada substância ou mistura terão o seu diagrama de fases específico.

12 O gráfico abaixo mostra a curva de aquecimento para o clorofórmio, usualmente utilizado como solvente para lipídeos. Analisando a curva, observa-se que: (a)a temperatura de fusão; (b) a temperatura de ebulição; (c) o estado físico do clorofórmio nos segmentos A e D, são respectivamente: a) 60 C, - 60 C, sólido e gás. b) - 60 C, 60 C, sólido e líquido. c) - 60 C, 60 C, sólido e mudança de líquido para gás. d) 60 C, - 60 C, líquido e gás. e) - 60 C, 60 C, líquido e mudança de líquido para gás.

13 O gráfico a seguir representa a curva de aquecimento de 10 g de uma substância à pressão de 1 atm. Analise as afirmativas a seguir: I. O ponto de ebulição dessa substância é 80 C II. A substância que apresenta essa curva é a água. III. O calor latente de fusão da substância é 20 cal/g. IV. O calor específico dessa substância na fase vapor é de 0,25 cal/g C V. A substância se encontra na fase líquida em 0 C. São corretas: a) I, III, V b) I, II, III c) I, II, IV d) II, III, IV, V e) I, III, IV, V

14 Observando o diagrama de fase PT mostrado a seguir. Pode-se concluir, corretamente, que uma substância que passou pelo processo de sublimação segue a trajetória: a) X ou Y b) Y ou U c) U ou V d) V ou X