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16 P v f e d c b a F 0 a b c d e f Sc ipi on e FÍ SI CA II I Nos gráficos a seguir, representamos os diagramas de fases para o gás carbônico (CO2) e para a água (H2O). Vapor Gás Líquido Sólido PTPT PC CO2 P θT θC θ PCII III I Vapor Gás Líquido Sólido PT PT PC ÁGUA P θT θC θ PC II I III Nos gráficos podemos verificar os seguintes elementos: CURVA(II) ⇒ curva de fusão CURVA(I) ⇒ curva de sublimação CURVA(III) ⇒ curva de ebulição PONTO(PT) ⇒ ponto triplo da substância corresponde ao estado em que a substância coexiste em equilíbrio nas três fases (sólido + líquido + vapor). PONTO (PC) ⇒ ponto crítico relacionado à temperatura crítica, acima da qual por mais que se aumente a pressão sobre o gás, este não se liquefaz. É necessário que a temperatura seja reduzida para uma temperatura abaixo da temperatura crítica, quando então teremos o vapor, e mantendo-se a temperatura constante, conseguimos liquefazer a substância. A distinção entre gás e vapor não se refere à forma estrutural nas substâncias, mas se relaciona à possibilidade de liquefação. Entre as curvas I e II estão os pontos indicativos de que a substância somente pode existir no estado sólido; entre as curvas II e III estão os pontos indicativos de que a substância somente pode existir no estado líquido; entre as curvas I e III estão os pontos indicativos de que a substância somente pode existir no estado de vapor. Curva de fusão A curva II mostra, em gráfico pressão (P) versus temperatura de fusão (θ), as situações de possível equilíbrio entre o sólido e o líquido. A temperatura de fusão é influenciada pela presença de subs- tâncias dissolvidas e pela pressão exterior. Para substâncias que se dilatam ao se fundir, todo aumento de pressão eleva o ponto de fusão. Para as substâncias que se contraem ao se fundir, todo aumento de pressão abaixa a temperatura de fusão (água, ferro, antimônio e bismuto) Curva de ebulição A curva III mostra, em gráfico pressão (P) versus temperatura de ebulição (θ), as situações de possível equilíbrio entre o líquido e o vapor. A ebulição é o processo de vaporização que envolve toda massa do líquido, ocorrendo em regime turbulento, devido à formação de bolhas, contendo vapor, que vem a estourar na superfície do líquido. Leis de ebulição Todo líquido entra em ebulição numa determinada tempera- tura, à determinada pressão. Não havendo variação de pressão não há variação na temperatura de ebulição. O líquido entra em ebulição quando a tensão máxima de vapor saturante se torna igual à pressão exercida pela atmosfera sobreposta ao líquido. A pressão influencia o ponto de ebulição de uma substância, assim quanto maior for a pressão maior será o ponto de ebulição. Este é o motivo pelo qual em lugares altos, cuja pressão é mais baixa, o ponto de ebulição é menor. Esta particularidade explica o funciona- mento da panela de pressão. Por estar numa pressão mais alta os alimentos são cozinhados em uma temperatura de ebulição maior. Curva de sublimação A curva I mostra, em gráfico pressão (P) versus temperatura de ebulição (θ), as situações de possível equilíbrio entre o sólido e o vapor. Pressão máxima de vapor A figura ao lado mostra um cilindro provido de um êmbolo onde no seu interior existe vapor de dióxido de carbono (CO2) a certa temperatura. Mantendo-se a temperatura constan- te, o volume do vapor é diminuído. À medida que o volume diminui, a pressão exercida pelo vapor aumenta (curva abc). Prosseguindo a diminuição de volume, observa-se que a partir do estado c, ao ser atingida a pressão F, o vapor começa a condensar-se. Durante a condensação do vapor, a pressão permanece constante no valor F (reta cde). No estado e só existe líquido no sistema. A partir de e se o volume for diminuído, observa-se que é preciso grandes variações de pressão para produzir pequenas variações de volume, pois a substância se encontra no estado líquido. A experiência acima foi realizada por Andrews (1813 – 1886). Na temperatura em que foi realizada a experiência, FC é a maior pres- são que o vapor pode exercer, chamada pressão máxima de vapor. A pressão máxima de vapor corresponde ao equi- líbrio líquido-vapor sendo representada no diagrama de fases por um ponto na curva de vaporização. • VAPOR SECO - É aquele que não se encontra em presença do líquido, exercendo uma pressão menor que a máxima. • VAPOR SATURANTE - É aquele que se encontra em presença do líquido e, portanto exercendo a pressão máxima. Higrometria – Umidade do ar Na Higrometria, estu- da-se a quantidade de vapor de água existente no ar. Supondo-se que, numa dada amostra de ar, à temperatura ambiente θamb a pres- são parcial que o vapor de água exerce seja p e que nesta mesma temperatura a pressão máxima de vapor seja pmax Líquido C Gás VaporT Fc F’ F t t’ tc θ P 0 p Pmáx. 0 θmáx. Vapor de água Água p θ Prof. Sérgio Torres Caderno - 01 - Com Resoluções das Questões Física 15/05/2010 131/160
