Mudança de Fase

Como já foi dito anteriormente, a pressão interfere nas temperaturas de mudança de fase (fusão, ebulição etc.). Sob pressão de l atm, a água pura entra em ebulição a 100 °C, mas se elevarmos a pressão a temperatura de ebulição também se eleva, e, inversamente, diminuindo a pressão diminuímos a temperatura de ebulição da água. É por essa razão que a água ferve mais facilmente nas montanhas do que ao nível do mar.

No fundo dos oceanos, sob altíssimas pressões, nem a lava incandescente dos vulcões submersos é capaz de fazer a água entrar em ebulição!

Na verdade, se reduzirmos a pressão até zero, a água ferverá em qualquer temperatura, mesmo abaixo de O °C (sublimação).

É por isso que no espaço, embora os astronautas possam viver sem gravidade aparente (flutuando pela nave), eles não podem se dar ao luxo de ficar despressurizados, pois, nesse caso, seus líquidos corporais ferveriam!

As naves espaciais e os trajes dos astronautas são completamente vedados ao espaço exterior, impedindo que o ar de seu interior saia. Isso também ocorre com aviões que voam em grandes alti-tudes.

Antes de o ser humano se lançar à aventura espacial, foi preciso conhecer o espaço, suas ca-racterísticas e propriedades (como a ausência de pressão, por exemplo) e desenvolver a tecnologia necessária para simular nesses locais de condições adversas o ambiente terrestre para o qual o ser

. Conhecer a Física é pré-requisito para a conquista de novos mundos e, dentre esses conhe-cimentos físicos, o estudo da pressão e de seus efeitos é de fundamental importância.

Que tal ser astronauta ou engenheiro espacial? Podemos visualizar melhor a influência da pressão nas mudanças de fases por meio dos diagrama

de fases

Diagrama de fases

S ão gráficos de pressão X temperatura em que as linha representadas correspondem aos pares de temperatura e pressão em que a substância pode mudar de uma estado de agregação para outro

CS– CURVA DE SUBLIMAÇÃO

CF- CURVA DE FUSÃO CV- CURVA DE VAPORISAÇÃO

PT- PONTO TRÍPLICE

PC- PONTO CRÍTICO DE VAPOR E GAS

OBS.: - A diferença entre gás e vapor é que o vapor pode ser condensado com aumento de pressão e o gás não

Cada ponto de uma curva representa a coexistência entre as duas fases correspondentes da substância. Assim, um ponto da curva de fusão representa uma situação em que as fases líquida e sólida da substância podem coexistir.

Igualmente, cada ponto da curva de vaporização é representativo de uma situação em que podem coexistir as fases líquida e gasosa.

A curva de sublimação é constituída pêlos pontos que representam a coexistência das fases sólida e gasosa.

O ponto comum às três curvas é denominado ponto triplo da substância, sendo figurativo de uma situação em que coexistem as três fases da substância.

Por exemplo, para o dióxido de carbono (CÜ2), o ponto triplo corresponde à pressão de 5,1 atmosferas e à temperatura de —56,6°C.

A fusão, do modo como foi apresentada, ocorre com os sólidos cristalinos, isto é, aqueles nos quais as moléculas se dispõem ordenadamente num retículo.

No entanto, certas substâncias, como o vidro, embora apresentem consistência de sólidos, não têm estrutura cristalina, podendo ser consideradas, em termos estruturais, como líquidos com altíssima viscosidade. Tais "sólidos", quando aquecidos, sofrem um processo denominado fusão pastosa, que não apresenta as características de uma mudança de estado típica.

Admite-se que, nesse caso, com o aquecimento, a substância vá se tornando cada vez menos viscosa, passando por um "estado intermediário pastoso", antes de adquirir características propriamente líquidas.

Durante esse processo, a temperatura não se mantém constante.

Transição Sólido Líquido

A curva de fusão representa, como vimos, as situações em que coexistem as fases sólida e líquida da substância. O aspecto dessa curva é diferente, conforme a substância, ao sofrer fusão, se expanda ou se contraia.

Substâncias que Sofrem expanções

Observamos que quando sobe a temperatura sobe a pressão se o aquecimento ocorre em uma maior a fusão acontecera em maior temperatura, tornando assim mais difícil a transição

Substâncias que se contraem na fusão:Algumas substâncias, entre as quais a água, o ferro, o bismuto e o antimônio, sofrem uma contração de volume ao se fundirem. A curva de fusão tem o aspecto apresentado na figura

Considerando inicialmente uma dessas substâncias no estado sólido, a fusão corre na temperatura 1, quando o aquecimento é feito sob pressão p1. Aquecendo-a sob pressão maior p2, a fusão vai ocorrer numa temperatura mais baixa O que acontece nesse caso é que, ao sofrerem fusão, essas substâncias diminuem de volume, ocorrendo uma aproximação entre suas moléculas. O aumento da pressão favorece essa tendência, facilitando a transição, que ocorre numa temperatura mais baixa.

Exemplos:a) A água se contrai na fusão e se expande na solidificação. Assim, se enchermos uma garrafa (de vidro) com água líquida e a tamparmos, colocando-a em seguida num congelador, a água ao se transformar em gelo aumentará de volume, quebrando a garrafa.

b) Quando a água líquida se transforma em gelo, há um aumento de volume e, portanto, uma diminuição de densidade. Isso explica o fato de podermos observar blocos de gelo flutuando na água, como por exemplo os icebergs.

TRANSIÇÃO LÍQUIDO VAPOR

A passagem de uma substância do estado líquido para o estado de vapor chama-se genericamente vaporização, podendo ocorrer de duas formas básicas: a evaporação e a ebulição (fervura).

A evaporação é a passagem espontânea para o estado de vapor através apenas da superfície do líquido exposta ao ambiente, e ocorre em qualquer temperatura. Esse fenómeno (e os fatores que atuam sobre ele) será estudado adiante.

A ebulição, fervura ou vaporização típica, que trataremos de agora em diante simplesmente como vaporização, ocorre numa temperatura bem definida para cada substância, sendo função da pressão sob a qual ocorre o processo.