Aula 1 Unidades Fases agreg

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FÍSICO –QUÍMICA I
Prof. João Rogério Miraldo
Físico –Química: definição
• É o ramo da química que:
• Estabelece princípios físicos na química, com a utilização de
ferramentas matemáticas;
• Fornece sustentação teórica para desenvolvimento de técnicas de
investigação – espectroscopia;
• Permite o entendimento da estrutura eletrônica das moléculas;
• Estabelece relação entre as observações macroscópicas e explicações
submicroscópicas das reações químicas;
• Estrutura-se em dois pilares da Física Moderna:
• Termodinâmica;
• Mecânica Quântica.
A importância das grandezas e unidades
 Grandeza: refere-se ao universo físico;
 Medida: comparação (quase sempre) arbitrária da magnitude da grandeza com
uma unidade de medida;
 Restringiu-se o número de grandezas com o Sistema Internacional de Unidades –
SI;
 Unidade de medida é uma quantidade padrão arbitrária dessa grandeza,
expressando suas diferentes magnitudes e de outras grandezas de mesmo tipo.
 Definida a unidade, esta multiplica um valor numérico que determina a
magnitude de uma grandeza.
 Exemplo: definido o quilograma como unidade de medida da grandeza massa,
dizer que um corpo tem 78 kg, indica que ele tem uma massa 78 vezes maior que
o padrão estabelecido: m = 78 kg.
Grandeza = valor numérico x unidade
Grandezas físicas, unidades e símbolos.
Grandezas físicas, unidades e símbolos.
Grandezas físicas, unidades e símbolos.
Fase de agregação x estado físico
• Fase de agregação = termodinamicamente, fase é a porção de matéria
que tem característica física uniforme e é homogênea no que se refere à
composição química, ou seja, está separada de outras fases de maneira
distinta. Quimicamente, identificam-se as fases sólida, líquida e gasosa
(BALL, 2005).
• Estado = condição determinada por variáveis; a substância depende das
variáveis de estado do sistema (p, V, T e n) (BALL, 2005).
• Exemplo: 1L de água a 10 °C e 1 L de água a 90 °C (estados diferentes, 
mesma fase de agregação).
Fases de agregação - características
Sólido Líquido
Gás
Forma Definida Indefinida Indefinida
Volume Definido Definido Indefinido
Movimento Muito restrito Restrito Irrestrito
Liberdade Pequeníssima Média Elevada
Interações Intensas Relativas
Inexistentes 
(idealmente) 
Propriedades físicas, químicas, intensivas e extensivas
• Propriedade física: medida efetuada sem comprometer a identidade da
substância (massa, volume, densidade);
• Propriedade química: comportamento de reação química (mudança de
substância) frente a outra espécie (hidrogênio frente ao oxigênio) ou
agente físico – luz, eletricidade, calor, etc.
• Propriedade intensiva: independe do tamanho da amostra (temperatura);
• Propriedade extensiva: depende do tamanho da amostra (massa e volume);
• Substâncias são diferenciadas por suas propriedades intensivas: densidade,
ponto de fusão, ponto de ebulição (constantes físicas) e pelo seu
comportamento químico.
Massa e volume
• Massa: medida da quantidade de matéria de uma amostra ou de sua
inércia;
• 2 kg de ferro (Fe) contém o dobro da quantidade de matéria que 1kg
de ferro ou de 1 kg qualquer outra coisa;
• Unidade (S. I.) = kg (quilograma) 
• Massa de um bloco da liga Ir-Pt (França).
• Volume:
• Quantidade de espaço que uma determinada amostra ocupa.
• Por exemplo: se ocupa 10 cm³, seu volume é 10 cm³.
• Unidade (S. I.) : metro cúbico – m³ (múltiplos e submúltiplos).
Pressão 
𝒑 =
𝑭
𝑨
; 𝒑𝑩 > 𝒑𝑨
Pressão atmosférica: menor à maiores altitudes (varia com o tempo e
altitude);
Pressão hidrostática: 10 m (coluna de água) = 1atm;
1000 m de profundidade: 100 kg cm–2.
 Unidade (SI) = pascal → 1Pa = 1 kg m–1 s–2 ≡ 1 N m–2
Nível do mar ≈ 105 Pa = 100 kPa;
 1 bar = 105 Pa;
 1 atm = 101,325 kPa = 1,01325 bar
 (torricelli): 760 Torr = 1 atm; 1 Torr = 133,32 Pa.
 Pressão atmosférica (nível do mar = 1 kg cm–2 )
 Equivale a uma carga de mais de 600 toneladas sobre um telhado de 60 m2. 
Mas o telhado não desaba?
 Porque a pressão do ar em qualquer ponto é a mesma em todas as direções:
para baixo, para cima, para baixo e para os lados. Portanto, a pressão do ar
por baixo do telhado contrabalança a pressão sobre o telhado.
 Refrigerante: canudo.
 Torricelli – 1643
– Mediu o efeito da atmosfera sobre uma coluna de mercúrio – barômetro.
– Nível do mar: 760 mmHg = pressão externa capaz de equilibrar a pressão
exercida pela coluna de Hg.
– Varia com a altitude  maior altitude, menor coluna = menor pressão.
Pressão atmosférica 
Pressão hidrostática - cálculo
Barômetro de Torricelli
V = h x A
m = 𝜌 x h x A
p = 𝜌 x h x A x g (÷A)
p = 𝜌 x h x g
Admitindo:
h = 760 mm = 0,76 m
g = 9,81 m s–2
𝜌 = 13,6 g cm–3, ou 
13,6 x 103 kg m–3, teremos:
p = 1,01 x 105 kg m–1 s–2,ou 
p = 101 kPa
Manômetro
 É um calibrador de pressão
 Usado para medir a pressão de um gás dentro de um recipiente
 Consiste num tubo “U” contendo um líquido (pode ser água)
 Uma extremidade conectada ao recipiente e a outra pode ser selada ou aberta
para a atmosfera.
•A diferença de altura, h entre as colunas do
manômetro é:
• diretamente proporcional à pressão da
amostra no manômetro fechado, e;
• diretamente proporcional à diferença
de pressão entre a amostra e a
atmosfera, no aberto.
• Qual é a pressão hidrostática de uma coluna de água de 10 cm de altura,
densidade 1,00 g cm–3, admitindo um manômetro aberto com p atm. =
100,021 kPa? Adote g = 9,81 m s –2.
p = 𝜌 x h x g
p = 1 x 10³ kg m–3 x 0,1 m x 9,81 m s–2
p = 9,81 x 102 kg m–1 s–2
ou, p = 0,981 kPa, se a p(atm) = 100,021 kPa, tem-se:
p(amostra) = p(atm) – p(hidrostática)
p(amostra) = 100,021 – 0,981
p(amostra) = 99,040 kPa;
 então a coluna de água é mais alta no lado ligado ao aparelho: pressão mais
baixa no aparelho que fora.
Cálculo –Manômetro
• Temperatura, T:
• Senso comum: quente e frio;
• Cientificamente: medida da energia cinética média das moléculas  estado de
agitação das partículas;
• Noção pelo calor: fluxo de energia de um corpo de maior temperatura para
outro de menor temperatura;
• Calor: energia em trânsito, manifesta-se na diferença de temperatura
(incoerência);
• Equilíbrio térmico:
• Não há fluxo líquido de energia, ou;
• A propriedade temperatura nos corpos não mudam porque são iguais.
Temperatura
• Escalas (nome/símbolo):
• Celsius (ºC): relação com pontos de fusão e ebulição da água;
• kelvin (K): “O kelvin, unidade de temperatura termodinâmica, é a fração 1/273,16
da temperatura termodinâmica no ponto tríplice da água.” (Inmetro, 2006).
• Representações:
• T = temperatura em kelvin
• 𝛩 = temperatura em grau Celsius (°C)
• Relação: T (em kelvin) = 𝛩 (em graus Celsius) + 273,15
• T/K = Θ/ °C + 273,15 (adimensional)
Temperatura - unidades
• Ostwald – abreviatura de molécula-grama (restrito). Conceito empírico: associado a muitos fenômenos
físico-químicos.
• Guggenheim – quantidade de substância (amount of substance).
• Mol é quantidade de substância de um sistema que contém o mesmo número de moléculas (ou
átomos ou radicais ou íons ou elétrons dependendo do caso) quantos são os átomos em 12g de 12C.”
• Aderindo à proposta da IUPPA, da IUPAC e da ISO, o CIPM deu em 1967, e confirmou em 1969, a
seguinte definição do mol, que foi finalmente adotada pela 14ª CGPM (1971 — Resolução 3):
• 1º) O mol é a quantidade de matéria de um sistema contendo tantas entidades elementares quantos
átomos existem em 0,012 quilograma de carbono 12.
• 2º) Quando se utiliza o mol, as entidades elementares devem ser especificadas, podendo ser
átomos, moléculas, íons, elétrons, assim como outras partículas, ou agrupamentos especificados
em tais partículas.
• Unidades:
• nome: mol; símbolo:mol; plural: mols (moles em Portugal)
• Obs: unidade dalton, Da, tem aplicações biofísicas.
• 1 Da = 1 g mol–1 Macromolécula de massa molar 1,2 x 104 g mol–1 = 1,2 x 104 Da ou 12 kDa (1
kDa = 1kg mol–1)
Quantidade de matéria –mol 
• m ∝ V
• m = 𝝆 x V (massa específica, 𝜌, é a constante de proporcionalidade em massa, m e volume, v).
• m ∝ n
• m = 𝑴 x n (massa molar, M, é a constante de proporcionalidade em massa, m e quantidade
de matéria, n).
• V ∝ n
• V= Vm x n (volume molar, Vm, é a constante de proporcionalidade em massa, m e quantidade
de matéria, n).
• N ∝ n
• N = 𝐍A x n (constante de Avogadro, NA, é a constante de proporcionalidade em número de
entidades elementares, N e quantidade de matéria, n).
Relação entre mol e outras grandezas
• Condições Padrão de Temperatura e Pressão (CPTP) admitem os valores de
273,15 K para a temperatura padrão e 100 000 Pa (1 bar) para a pressão padrão;
• Condições Normais de Temperatura e Pressão (CNTP), cabem os valores de
temperatura igual a 273,15 K e pressão de 101 325 Pa (1 atm).
• Sugere-se ainda, conforme já recomendado pelo Green Book da IUPAC (Mills et
al., 1993), que o valor da pressão seja sempre especificado, evitando-se assim
novas confusões. (QNEsc, 2007).
Condições - padrão