mudanças de fase

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06/08/2013
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Mudanças de Fase
Mudanças de Fase
• Os materiais são encontrados na natureza, de um modo
geral, em quatro fases ou estados: sólido, líquido,
gasoso e plasma;
• Uma mesma substância pode apresentar-se em qualquer
um desses estados, dependendo de sua temperatura e da
pressão a que esta submetida;
Denominações das mudanças de Fase
• Fusão – passagem de sólido para líquido;
• Solidificação – passagem de líquido para sólido;
• Vaporização – passagem de líquido para gás;
• Condensação (liquefação) – passagem de gás para
líquido;
• Sublimação – passagem direta de sólido para gás ou de
gás para sólido;
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Mudanças de Fase
• Algumas substâncias, ao sofrerem as mudanças de
fase, apresentam outras fases intermediárias, às vezes
difíceis de perceber.
• Vamos analisar apenas as mudanças de fase
apresentadas na figura, que podem ser identificadas no
dia-a-dia;
Quantidade de calor latente (L)
• Um recipiente contendo gelo
inicialmente a 0°C é colocado em
presença de uma fonte de calor;
• Com o passar do tempo, o gelo se
transforma em água líquida, mas a
temperatura durante a fusão permanece
constante (0 °C);
• Quando o gelo derrete, verifica-se que
ele deve receber, por grama, 80 calorias,
mantendo-se a temperatura constante
em a 0°C.
• Essa quantidade (80 cal/g) é
denominada calor latente de fusão do
gelo: LF = 80 cal/g;
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Quantidade de Calor latente (L)
• O Calor latente (L) de uma mudança de fase é a
quantidade de calor que a substância recebe (ou cede),
por unidade de massa, durante a transformação,
mantendo-se constante a temperatura;
• Para uma massa m de um material sofrendo mudança de
fase, de calor latente L, a quantidade total de calor Q
trocada no processo é obtida pela expressão:
LmQ .=
Fusão 
• Num sólido cristalino, aumentando-
se a temperatura desse sólido, a
agitação térmica de seus átomos
também aumenta;
• Em certo momento, esta agitação é
tão intensa que estrutura cristalina
organizada desaparece e o corpo
passa para o estado líquido, isto é,
observa-se a fusão do sólido;
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Leis da Fusão
1) A uma dada pressão, a temperatura na qual ocorre a
fusão, denominada ponto de fusão, é bem determinada
para cada substância;
Leis da Fusão
2) Após um sólido atingir sua temperatura de fusão, é
necessário fornecer calor a ele para que ocorra a
mudança de estado;
Exemplo: após o gelo atingir a temperatura de 0°C, é
preciso fornecer 80 cal a cada grama de gelo para que
ele se funda totalmente;
3) Enquanto o sólido está se fundindo, sua temperatura
permanece constante, e o Iíquido que resulta da fusão
está à mesma temperatura do sólido;
Exemplo: se tomarmos um pedaço de gelo a 0°C, mesmo
cedendo calor a ele (calor latente) a temperatura da
parte sólida e a da água que se forma permanecem a
0°C;
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Fusão de 100g de gelo 
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Solidificação
Na solidificação, os processos físicos ocorrem em
sentido inverso ao da fusão;
Exemplo: colocando-se 100 g de água no congelador de
uma geladeira. Ao atingir a temperatura de 0°C, a água
está em seu ponto de solidificação, mas para que se
solidifique é necessário que cada grama libere 80 cal.
Após Iiberar 8 000 cal, os 100 g de água terão se
transformado totalmente em gelo a 0°C;
Vaporização
• A passagem do estado Iíquido para o gasoso, isto é, a
vaporização, pode ocorrer de duas maneiras: ebulição e
evaporação;
Ebulição
• Na figura abaixo,100 g de água sendo aquecidos por uma
chama sob pressão de 1 atm. Quando a temperatura chega
a 100°C, inicia-se uma formação rápida e tumultuosa de
vapores . Nessas condições, a água está em ebulição e
que 100°C é seu ponto de ebulição. Para que o Iíquido se
vaporize, é necessário fornecer 540 cal a cada grama de
água.
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Ebulição 
• Todos os aspectos observados na ebulição da água
tambem são válidos para qualquer outro líquido, variando
apenas os valores do ponto de ebulição e do calor latente
de vaporização, característicos de cada Iíquido conforme
tabela;
Evaporação
• Numa certa quantidade de água, a uma temperatura
qualquer (inferior a 100°C), suas moléculas estão em
constante agitação;
• Existem, algumas moléculas mais rápidas e outras mais
lentas;
• Quando as moléculas mais rápidas atingem a superfície
do Iíquido, várias delas conseguem se libertar da atração
das demais moléculas e passam para o estado de vapor;
• Quando isso acontece, dizemos que 
o Iíquido está evaporando;
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Evaporação
• A evaporação de um Iíquido é uma vaporização que
ocorre a qualquer temperatura, constituindo-se em um
processo lento e tranquilo (ao contrário do que ocorre na
ebulição);
• A medida que um Iíquido evapora, sua temperatura
diminui. Isso ocorre porque as moléculas de maior
energia cinética são as que abandonam o Iíquido na
evaporação;
É comum sentirmos frio aos
sairmos de uma piscina. Essa
sensação é causada pela evapora-
ção da água que ficou aderida a
nossa pele.
Evaporação
• Colocando-se a mesma quantidade de um Iíquido em
dois recipientes, verificaremos que evapora mais
rapidamente aquele que estiver no recipiente cuja área de
superfície em contato com o ar for maior;
• Para que uma roupa molhada seque mais depressa, por
exemplo, nós a colocamos estendida, com a maior área
possível em contato com o ar;
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Umidade do Ar
• Por causa da evaporação, há sempre uma certa
quantidade de vapor de água presente no ar atmosférico.
• Colocando-se em uma sala fechada um recipiente
contendo água, percebemos que pouco a pouco o nível
dessa água vai se reduzindo, em virtude de sua
evaporação.
• Depois de um certo tempo, observa-se que o nível da
água não se altera, isto é, não há mais evaporação do
líquido.
• Dizemos que o ar da sala está saturado de vapor de
água. Por isso, a evaporação se interrompe. Quando um
certo volume de ar está saturado, contém a máxima
quantidade possível de vapor de água.
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Umidade do Ar
• Considerando o mesmo volume de ar não saturado,
definimos sua umidade relativa (u.r.) da seguinte maneira:
• Se u.r. = 50%, isto significa que um dado volume de ar
contém a metade da massa de vapor d‘água que conteria
se estivesse saturado.
• Se u.r. = 100%,o ar está saturado de vapor d‘água;
• Se u.r. = 0, o ar está totalmente seco (sem umidade);
Higrômetros (medem a umidade do ar)
Exercícios
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Influência da umidade do ar na velocidade de 
evaporação
• Quanto maior a umidade do ar, menor a velocidade de
evaporação da água;
Ex.:Em um dia chuvoso (úmido), uma roupa molhada ou
uma poça d‘água demoram muito mais tempo para secar;
• Se removermos o vapor que vai se formando sobre a
superfície da água (por exemplo, se soprarmos nas
proximidades da superfície), a velocidade de evaporação
aumenta;
Ex.: uma roupa molhada seca mais depressa se estiver
ventando e mais lentamente se estiver em um quarto
pequeno e fechado;
Influência da umidade do ar na velocidade de 
evaporação
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Influência da pressão na temperatura de fusão da água
• Fusão (e na solidificação) - o gelo, ao se fundir, diminui
de volume (ao contrário do que ocorre com a maioria das
substâncias). E por esse motivo que o gelo flutua na
água; como a água aumenta de volume ao se congelar;
Um aumento na pressão exercida sobre um pedaço de
gelo faz baixar seu ponto de fusão;
• Em sua maioria, as substâncias aumentam de volume ao
se fundir, elas tem um comportamento contrário ao da
água;
O gelo sob as lâminas dos patins está
submetido a uma pressão muita alta,
por isso, funde-se permitindo o
deslizamento suave do patinador.
Influência da pressão na temperatura de ebulição da água
• Na ebulição (e na condensação) - todas assubstâncias
aumentam de volume quando se vaporizam;
Um aumento na pressão exercida sobre qualquer
substância Iíquida provoca um aumento em sua
temperatura de ebulição;
panelas de pressão - os alimentos
são cozidos mais rapidamente. As
tampas dessas panelas impedem
que escape o vapor formado
durante o aquecimento da água.
Esses vapores exercem sobre a
superfície da água uma pressão
superior a 1 atm (pode chegar a 2
atm); portanto, ela só entrará em
ebulição a uma temperatura acima
de 100°C;
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Influência da pressão na temperatura de ebulição da água
• Uma diminuição na pressão provoca um decréscimo na
temperatura de ebulição;
Em locais acima do nível do mar, onde a pressão
atmosférica é menor que 76 cmHg (1 atm), a água entra
em ebulição a uma temperatura inferior a 100°C ;
Sublimação
• É a passagem direta de sólido para o gasoso ou do
gasoso para sólido;
Ex.: Bola de naftalina, a cânfora e o CO2 sólido
(denominado gelo-seco).
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Exercícios
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