DIAGRAMA DE FASE Cincias da Natureza e suas

DIAGRAMA DE FASE Ciências da Natureza e suas Tecnologias - Física Ensino Médio, 2ª Ano Diagrama de fase

FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase DIAGRAMA DE FASES Estuda as fases em que uma substância pura pode se apresentar, de acordo com as condições de pressão e de temperatura a que está submetida. A neblina que se observa na foto resulta da transformação do vapor d’água em gotículas de água. Imagem: Autor Simon Johnston / Creative Commons Attribution-Share Alike 2. 0 Generic

FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase MUDANÇA DE ESTADO Endotérmica Sublimação Fusão Sólido Solidificação Vaporização Líquido Condensação Gasoso Sublimação Exotérmica

FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase DIAGRAMA DE FASES A fase em que uma substância se encontra depende de suas condições de pressão e temperatura, podendo também estar num estado que corresponda ao equilíbrio entre duas fases ou mesmo entre as três fases. Representando os diferentes estados da substância num gráfico do tipo p x t, obtém-se o denominado Diagrama de Fases da Substância.

FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase DIAGRAMA DE FASES pressão (atm) L + G SÓLIDO S + G T GASOSO S +L+G temperatura(ºC)

FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase DIAGRAMA DE FASES Tipos de curvas 1 pressão (atm) 2 T 3 temperatura(ºC) Curva de fusão (1) Delimita as regiões correspondentes às fases sólida e líquida. Cada ponto dela é representativo de um estado de equilíbrio entre essas fases.

FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase Ponto Crítico PC (ponto superior da curva 2) Acima da temperatura, a substância encontra-se na fase gasosa (gás) e não pode ser liquefeita, independente da sua pressão. Ponto triplo ou tríplice (T) Estado comum às três curvas; é representativo do equilíbrio entre as três fases da substância. Curva de sublimação (3) Delimita as regiões correspondentes às fases sólida e de vapor. Cada ponto dela é representativo de um estado de equilíbrio entre essas fases. Curva de vaporização (2) Delimita as regiões correspondentes às fases líquida e de vapor. Cada ponto dela é representativo de um estado de equilíbrio entre essas fases.

FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase DIAGRAMA DE FASES PARA O DIÓXIDO DE CARBONO Substância que aumenta o volume quando aquecida. Cur va d e Fus ão Pressão 73 atm Líquido Sólido 5 atm de a v o Cur maçã li b u S 0 PT - 56, 60 C CO 2 PC Curva de o Vaporizaçã Vapor Gás 31 0 C Temperatura

FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase DIAGRAMA DE FASES PARA A ÁGUA Substância que reduz o volume quando aquecida. Curva de Fusão Pressão 218 atm Líquido Sólido 4, 58 mm. Hg de a v o Cur maçã li b u S 0 PT 0, 01 0 C de o a ã rv Cu rizaç po Va H 2 O PC Vapor Gás 374 0 C Temperatura

FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase EXERCÍCIO 1 Dado o diagrama de fases de uma substância, pergunta-se: Que mudança de fase ocorre quando a substância passa do estado A para o estado B e quando passa do estado B para o estado C? Pressão F B A Líquido Sólido G E D 0 Vapor C Temperatura

FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase EXERCÍCIO 2 No diagrama de fases da água: As temperaturas t. A e t. B são, respectivamente: a) pontos normais de fusão e ebulição. b) pontos normais de ebulição e fusão. Pressão (mm. Hg) c) pontos de sublimação e fusão. 760 d) pontos de ebulição e sublimação. t (°C) t. A t. B

FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase EQUILÍBRIO SÓLIDO-LÍQUIDO Pela análise do diagrama de fases do dióxido de carbono e da água, observa-se que a temperatura de fusão (e de solidificação) depende da pressão a que a substância está submetida. Contudo, a influência da pressão sobre o ponto de fusão não se dá do mesmo modo para as duas substâncias estudadas.

FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase EQUILÍBRIO SÓLIDO-LÍQUIDO 1. SUBST NCIAS QUE SE DILATAM NA FUSÃO É o que acontece na maioria das substâncias P (atm) e corresponde ao Sólido comportamento do CO 2. Líquido O aumento da pressão faz aumentar a temperatura de fusão. T t (ºC)

FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase EXPERIÊNCIA DE TYNDALL O Físico irlandês John Tyndall (1820 -1893) descreveu e documentou o experimento do regelo. Ele consiste em pendurar um fio de metal fino, com pesos adequados nas pontas, sobre um bloco de gelo a uma temperatura inferior a 0 ºC.

FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase EQUILÍBRIO LÍQUIDO-VAPOR Pelo diagrama de fases vemos que a temperatura de ebulição de um líquido depende da pressão exercida sobre ele. DIAGRAMA DE FASE DA ÁGUA Para qualquer 5 substância, se a pressão líquido ferverá numa temperatura mais elevada. Pressão (atm) externa aumentar, o 4 3 Líquido 2 Vapor 1 0 0 20 40 60 80 100 Temperatura em ºC 120 140 160

FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase EQUILÍBRIO LÍQUIDO-VAPOR A água, em particular, ferve a 100 ºC ao nível do mar, onde a pressão atmosférica é normal (1 atm). Em maiores altitudes, a ebulição da água ocorre em temperatura mais baixas, porque a pressão atmosférica é menor. A temperatura que a água ferve depende da altitude.

FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase EQUILÍBRIO LÍQUIDO-VAPOR La Paz (3. 700 m) 87 0 C Quito (2. 850 m) 90 0 C Brasília (1. 170 m) São Paulo (760 m) Recife (nível do mar) 96 0 C 98 0 C 100 0 C

FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase EQUILÍBRIO LÍQUIDO-VAPOR No interior de uma panela de pressão, a água está sujeita a uma pressão maior que uma atmosfera (1 atm) e, por isso, ferve a uma temperatura superior a 100 ºC. Em consequência, os alimentos cozinham em menos Autor desconhecido / disponibilizado por Wikinaut / GNU Free Documentation License tempo.

FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase PRESSÃO MÁXIMA DE VAPOR VÁCUO ÁGUA 0 mm. Hg a 20ºC TEMPO ÁGUA 17, 5 mm. Hg a 20ºC Temos um líquido que se encontra em um recipiente fechado e que entre o líquido e a tampa do recipiente tem vácuo.

FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase • A pressão que o vapor exerce no equilíbrio líquido-vapor denominase PRESSÃO MÁXIMA DE VAPOR • Inicialmente o líquido evapora rapidamente e, depois que essa evaporação vai diminuindo, até ficar constante.

FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase FATORES QUE INFLUENCIAM NA PRESSÃO MÁXIMA DE VAPOR ÁGUA 17, 5 mm. Hg a 20ºC ÉTER 442 mm. Hg a 20ºC NATUREZA DO LÍQUIDO Líquidos MAIS VOLÁTEIS possuem MAIOR PRESSÃO MÁXIMA DE VAPOR

FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase FATORES QUE INFLUENCIAM NA PRESSÃO MÁXIMA DE VAPOR ÁGUA 26 mm. Hg a 27ºC ÁGUA 79 mm. Hg a 47ºC TEMPERATURA EM QUE SE ENCONTRA O LÍQUIDO Como a formação dos vapores é um fenômeno endotérmico, um aumento de temperatura favorece a sua formação, aumentando, assim, a pressão máxima dos vapores.

FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase FATORES QUE INFLUENCIAM NA PRESSÃO MÁXIMA DE VAPOR Levando em conta que a pressão máxima de vapor corresponde ao equilíbrio líquido-vapor da substância, a curva das pressões máximas de vapor, no DIAGRAMA DE FASES, é a curva de VAPORIZAÇÃO. p L+V p 2 Líquido p 1 0 Vapor 1 2 E

FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase EXERCÍCIO 3 Tendo em vista o momento em que um líquido se encontra em equilíbrio com seu vapor, leia as afirmações a seguir: V I. A evaporação e a condensação ocorrem com a mesma velocidade. F II. Não há transferência de moléculas entre o líquido e o vapor. V III. A pressão de vapor do sistema se mantém constante. F IV. A concentração do vapor depende do tempo. Das afirmações citadas, são FALSAS: a) I e III. d) I e II. b) II e IV. e) III e IV. c) II e III.

ENTRE NA REDE Imagem: Autor Jakub Steiner / disponibilizado por Boukeas / Creative Commons Attribution-Share Alike 3. 0 Unported FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase No endereço eletrônico http: //www. galileo. fr. it/marc/termologia_e_termodinamica/ diagrama_equilibrio/hplab. htm, você poderá, por meio de uma simulação, verificar em que fase uma substância se encontra conforme o valor da pressão e da temperatura.

FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase EXPERIMENTO Objetivo: reproduzir a experiência do regelo de Tyndall. Material: - bloco de gelo a cerca de -1ºC; - 2 suportes de madeira; -1 fio fino de arame; -2 pesos de 500 g.

FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase Procedimentos - Coloque o bloco de gelo apoiado sobre os dois suportes de madeira, de modo que a parte central fique livre. - Em seguida, prenda os pesos nas extremidades do fio de arame e passe esse fio sobre o bloco, deixando os pesos pendentes. - Depois, verifique se há alguma modificação visível na região do gelo atravessada pelo arame. - Por fim, explique por que o fio atravessa o gelo e este permanece íntegro.

FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Diagrama de Fase BIBLIOGRAFIA • JUNIOR, Francisco Ramalho. Os fundamentos da Física. Vol. 2. 9. ed. rev. e ampl. São Paulo: Moderna, 2007. • TORRES, Carlos Magno A. Física – Ciência e Tecnologia. Vol 2. 2. ed. São Paulo: Moderna, 2010. • Site: http: //osfundamentosdafisica. blogspot. com. br

Tabela de Imagens n° do slide 2 18 24 direito da imagem como está ao lado da foto link do site onde se consegiu a informação Data do Acesso Autor Simon Johnston / Creative Commons http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Knapps_a 03/09/2012 Attribution-Share Alike 2. 0 Generic nd_Knapps_Loch_Area_-_geograph. org. uk__100108. jpg Autor desconhecido / disponibilizado por http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Pressure_ 03/09/2012 Wikinaut / GNU Free Documentation cooker. jpg License Autor Jakub Steiner / disponibilizado por http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Gorilla 03/09/2012 Boukeas / Creative Commons Attribution- thinclient. svg Share Alike 3. 0 Unported