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Mudança de estado físico


Em nosso dia a dia encontramos as substâncias em três modos diferentes, denominados estados: sólido, líquido e gasoso.

No estado sólido, os átomos e moléculas de um corpo estão fortemente unidos, com pouca mobilidade. O  movimento vibratório ocorre em torno de posições definidas, como se os átomos e moléculas estivessem ligados por molas (a essas posições definidas dá-se o nome de reticulo cristalino). Como consequência, os sólidos possuem forma e volume definido.

estrutura atômica no estado sólido

No estado líquido, as interações entre átomos e moléculas ainda são suficientemente fortes para dificultar sua separação, o que garante ao líquido um volume definido.

No estado gasoso, a separação entre os átomos e moléculas é grande o suficiente para que se possam movimentar desorganizadamente e com grande liberdade, buscando expandir-se por todo o volume disponível. Por isso é que um cheiro rapidamente se espalha por todo um ambiente.

Fazendo uma substância ganhar ou perder calor, podemos promover as seguintes mudanças em seu estado:

Transformações do estado da matéria

Fusão e solidificação

Fusão: passagem do estado sólido para o líquido.
A medida que fornecemos calor a um sólido, a amplitude das oscilações de seus átomos e moléculas aumenta e, portanto, também sua temperatura.

Atingida uma determinada temperatura, as moléculas passam não mais vibrar em torno de posições definidas, rompendo o reticulo cristalino, começando o processo de fusão.

Com uma pressão constante, a temperatura permanece constante durante esse processo. Isso ocorre porque o calor fornecido implica um aumento da distância média entre os átomos e  moléculas, sem aumentar a velocidade de vibração delas - a temperatura. Ela só voltara a subir depois que todo sólido já tiver passado para o estado líquido e mais calor continuar sendo fornecido.

O fato da temperatura permanecer constante durante a mudança de estado dá origem ao dois tipos de calor, sensível e latente.

Solidificação

Passagem do estado líquido para o sólido. À medida que retiramos calor de um líquido reduzimos a energia térmica de seus átomos e moléculas e, com isso, sua temperatura diminui. Atingida uma determinada temperatura, a agitação torna-se devagar o suficiente para permitir a aproximação entre os átomos e moléculas e reconstituir o retículo cristalino. Inicia-se então a solidificação.

Com pressão externa constante, a temperatura permanece constante durante essa reconstituição.

Novamente isso ocorre porque o calor retirado corresponde apenas aquele que mantinha os átomos e moléculas afastados, não o envolvido na agitação delas. A temperatura só voltara a diminuir depois que todo o líquido tiver passado para o estado sólido e mais calor continuar sendo retirado.

Pontos importantes:

  • para uma mesma substância e uma mesma pressão externa, a temperatura de fusão é igual a de solidificação;
  • não havendo alteração de pressão externa, a temperatura da substância se mantem constante durante a sua fusão ou solidificação (ver tópico calor latente);
  • a temperatura de fusão (ou solidificação), na pressão de 1 atm, chama-se ponto de fusão (ou solidificação).
Ponto de fusão de algumas substancias conhecidas a 1 atm - o. C
água 0
álcool etílico -114
alumínio 658
chumbo 327
cobre 1083
ferro 1535
hidrogênio -259
mercúrio -39
nitrogênio -210
oxigênio -219
tungstênio 3380

Influência da pressão na temperatura de fusão

Quase todas as substâncias aumentam de volume quando passam do estado sólido para o líquido.

aumento de volume na mudança de estado sólido para l´quido

Esse aumento de volume é dificultado pela pressão externa. Assim, quanto maior for a pressão externa, maior será a temperatura necessária para o sólido fundir-se.

A tabela abaixo mostra a influência da pressão na temperatura de fusão do enxofre:

p (atm) o.C
1 107
519 135,2
792 140,5

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