Sumário. Materiais. Algumas propriedades físicas e químicas dos materiais

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Mirela Anjos Lacerda
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Estados físicos da matéria Os materiais que vemos à nossa volta existem fundamentalmente em três estados físicos diferentes:

1 Sumário Correção do TPC. Algumas propriedades físicas características de substâncias. Os estados físicos da matéria e as mudanças de estado; Temperatura de fusão e temperatura de ebulição; Densidade. Estados físicos da matéria Os materiais que vemos à nossa volta existem fundamentalmente em três estados físicos diferentes: sólido, líquido e gasoso, caracterizados como se indica: Estado sólido Volume constante e forma própria Estado líquido Volume constante e forma variável Estado gasoso Volume e forma variáveis 1

2 Estados físicos da matéria Estado sólido As partículas estão muito organizadas e agregadas, movendo-se com pouca facilidade. Estado líquido As partículas estão menos organizadas e o seu estado de agregação é menor, movendo-se mais facilmente do que no estado sólido. Estado gasoso As partículas estão muito pouco organizadas, são completamente livres, movendo-se com muita facilidade. Estados físicos da matéria Que estados físicos estão representados nas imagens? Justifica. Estado sólido Estado líquido Estado gasoso 2

3 Mudanças de estado físico Fusão passagem do estado sólido para o estado líquido, através de aquecimento. Sólido Fusão Líquido Mudanças de estado físico Solidificação é a mudança inversa da fusão: passagem do estado líquido para o estado sólido, por arrefecimento. Líquido Solidificação Sólido 3

Sólido Fusão Líquido Mudanças de estado físico Solidificação é a mudança

Mudanças de estado físico Vaporização é a passagem do estado líquido para o estado gasoso. Quando ocorre lentamente, à temperatura ambiente, chama-se evaporação.

4 Mudanças de estado físico Vaporização é a passagem do estado líquido para o estado gasoso. Quando ocorre lentamente, à temperatura ambiente, chama-se evaporação. Quando ocorre rapidamente, por aquecimento intenso, chama-se ebulição. Líquido Vaporização Gasoso Mudanças de estado físico Condensação é a mudança inversa da vaporização: passagem do estado gasoso para o estado líquido, através do arrefecimento. Gasoso Condensação Líquido 4

Quando ocorre rapidamente, por aquecimento intenso, chama-se ebulição.

Sólido Sublimação Gasoso Mudanças de estado físico Na fusão, na vaporização (s l g) e na sublimação (s g), mudanças de estado que

5 Mudanças de estado físico Sublimação é a passagem do estado sólido diretamente ao estado gasoso, por aquecimento, ou do estado gasoso ao estado sólido, por arrefecimento. Sólido Sublimação Gasoso Mudanças de estado físico Na fusão, na vaporização (s l g) e na sublimação (s g), mudanças de estado que ocorrem por aquecimento, a agitação das partículas aumenta e diminui a sua organização. Na condensação, na solidificação (g l s) e na sublimação (g s), que ocorrem por arrefecimento, a agitação das partículas diminui e a sua organização aumenta. 5

Temperatura de fusão ou Ponto de fusão Quando um sólido é aquecido, a sua temperatura vai aumentando e, algum tempo depois, ocorre a passagem do estado sólido para o estado líquido, ou seja, a fusão.

são de uma substância sólida chama-se ponto de fu

6 Temperatura de fusão ou Ponto de fusão Quando um sólido é aquecido, a sua temperatura vai aumentando e, algum tempo depois, ocorre a passagem do estado sólido para o estado líquido, ou seja, a fusão. A temperatura à qual ocorre a fusão de uma substância sólida chama-se ponto de fusão, p.f. Se o sólido é uma substância pura, e apenas nesta situação, enquanto ocorre a fusão a temperatura não varia, sendo o calor fornecido aproveitado pela substância para mudar de estado físico. Temperatura de ebulição ou Ponto de ebulição Quando se aquece um líquido, a sua temperatura vai aumentando e, em dado instante, inicia-se a passagem do estado líquido ao estado gasoso, ou seja, a ebulição. A temperatura à qual ocorre a ebulição de uma substância líquida chama-se ponto de ebulição, p.e. Se o líquido é uma substância pura, durante a ebulição a temperatura não varia, pois o calor fornecido é aproveitado pela substância para mudar de estado físico. 6

7 Os pontos de fusão e de ebulição duma mistura Neste exemplo, podemos ver que durante as mudanças de estado há variação de temperatura. No caso de uma mistura, ao contrário de uma sustância pura não tem pontos de fusão e de ebulição característicos (constantes). Exemplo da água Quando se aquece gelo puro a temperatura vai aumentando até se iniciar a fusão. Durante a fusão, a temperatura mantém-se no valor 0 C. Por isso se diz que o ponto de fusão do gelo é 0 C (zero graus Celsius). 7

No caso de uma mistura, ao contrário de uma sustância pura não tem pontos de fusão e de ebulição característicos

8 Exemplo da água Depois de toda a água líquida se ter transformado em vapor a temperatura volta a aumentar, desde que o aquecimento continue. Continuando o aquecimento, depois de todo o gelo se ter transformado em água líquida observa-se que a temperatura volta a aumentar, até se iniciar a ebulição. Durante a ebulição a temperatura mantém-se no valor 100 C. Por isso, o ponto de ebulição da água é de 100 C (cem graus Celsius). Exemplo da água Se a água tem substâncias não voláteis dissolvidas, verifica-se que: a fusão do gelo inicia-se a temperatura inferior a 0 C e, durante a fusão, a temperatura vai lentamente aumentando; a ebulição inicia-se a temperatura superior a 100 C e, durante a ebulição, a temperatura vai sucessivamente aumentando. 8

Durante a ebulição a temperatura mantém-se no valor 100 C. Por isso, o ponto de ebulição da água é de 100 C (cem graus Celsius).

9 Tabela de pontos de fusão e de pontos de ebulição Densidade ou massa volúmica de uma substância Os três cubos, um de alumínio, outro de cobre e outro de chumbo, todos com 1 cm 3 de volume (a 20 ⁰C), têm massas diferentes: O cubo de alumínio tem a massa de 2,7 g O cubo de cobre tem a massa de 8,9 g O cubo de chumbo tem a massa de 11,4 g Como volumes iguais de alumínio, cobre e chumbo têm massas diferentes, dizemos que as suas massas volúmicas são diferentes. 9

de alumínio tem a massa de 2,7 g O cubo de cobre tem a massa de 8,9 g O cubo de chumbo tem a massa de 11,4 g Como

10 Densidade ou Massa volúmica de uma substância A massa volúmica (ρ) de uma substância é igual à razão entre a massa (m) de substância e o volume (V) que ocupa: Por exemplo: Massa volúmica = massa volume Cada substância tem um valor característico para a sua massa volúmica, a uma dada temperatura. ρ alumínio = 2,7 g/cm 3 ; ρ cobre = 8,9 g/cm 3 ; ρ chumbo = 11,4 g/cm 3 ; O chumbo tem massa volúmica superior à do cobre e este tem massa volúmica superior à do alumínio. No dia-a-dia dizemos que: O chumbo é mais denso do que o cobre e que este é mais denso do que o alumínio. ou ρ = m V Densidade ou Massa volúmica de uma substância O que podemos dizer relativamente à esferovite e ao chumbo? 10

ρ alumínio = 2,7 g/cm 3 ; ρ cobre = 8,9 g/cm 3 ; ρ chumbo = 11,4 g/cm 3 ; O chumbo tem massa volúmica superior à do cobre e este tem massa volúmica superior à do alumínio.

Densidade ou Massa volúmica de uma substância Os dois corpos têm exatamente o mesmo tamanho (volume, V = 8 cm 3 ) mas apresentam massas muito diferentes (m esferovite = 0,12 g; m chumbo = 90,40 g).

11 Densidade ou Massa volúmica de uma substância Os dois corpos têm exatamente o mesmo tamanho (volume, V = 8 cm 3 ) mas apresentam massas muito diferentes (m esferovite = 0,12 g; m chumbo = 90,40 g). Isto acontece porque os corpos são feitos de materiais diferentes. Enquanto um corpo é de esferovite, o outro é de chumbo por isso, apesar de terem o mesmo volume, têm massas diferentes. À relação entre a massa de um corpo e o volume ocupado por este chamamos de Massa Volúmica, representa-se por ρ, expressa-se em g/cm 3 (ou g/ml) r (esferovite) = 0,015 g/cm 3 r (chumbo) = 11,30 g/cm 3 Exercício Pretende-se saber qual a substância que constitui o corpo sólido da figura. O que fazer? Para o caso do objeto da figura, determina-se a densidade do sólido e compara-se com o valor encontrado numa tabela de densidades. m corpo = 210 g Cálculo do volume do corpo: V água = 40 cm 3 V corpo = V água + corpo V água V água + corpo = 60 cm 3 V corpo = = 20 cm 3 Cálculo da densidade: m r V 210 g r 3 20 cm r 10,5 g/cm 3 Conclusão: o corpo sólido é feito de 11

À relação entre a massa de um corpo e o volume ocupado por este chamamos de Massa Volúmica, representa-se por ρ, expressa-se em g/cm 3 (ou g/ml) r (esferovite) = 0,015 g/cm 3 r (chumbo) = 11,30 g/cm

Dados: m = 750 g; r = 11,8 g/cm 3 Resposta: O volume ocupado pela coroa é 63,6 cm 3. 3. Colocaram-se vários líquidos imiscíveis num mesmo copo de vidro, como mostra a figura.

12 Tabela de densidades Exercícios 1. Um cubo maciço tem 2,0 cm de aresta e 90,4 g de massa. Determina qual o material que constitui o cubo. Dados: l = 2,0 cm; m = 90,4 g ; V cubo = l 3 Resposta: O material que constitui o cubo é chumbo. 2. Determina o volume ocupado por uma coroa de 750 g de massa feita com uma liga de densidade 11,8 g/cm 3. Dados: m = 750 g; r = 11,8 g/cm 3 Resposta: O volume ocupado pela coroa é 63,6 cm Colocaram-se vários líquidos imiscíveis num mesmo copo de vidro, como mostra a figura. a) Ordena os líquidos por ordem crescente de densidade. b) Uma esfera de plástico com volume 1,2 cm 3 e massa 1,56 g fica a flutuar no líquido I. Qual poderá ser a densidade do líquido I? A. 1,0 g/cm 3 B. 1,5 g/cm 3 C. 1,8 g/cm 3 Respostas: a) IV; III; II; I. b) A esfera tem uma densidade de 1,3 g/cm 3 logo será A. 12

13 TPC 1. Exercícios 19 a 44 do Caderno de Atividades (página 38 a 45). 13

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