Ciências da Natureza e suas
Tecnologias - Física
Ensino Médio, 2ª Ano
Diagrama de fase
FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio
Diagrama de Fase
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
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Diagrama de Fase
Endotérmica
Sublimação
Fusão
Sólido
Solidificação
Vaporização
Líquido
Condensação
Gasoso
Sublimação
Exotérmica
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Diagrama de Fase
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.
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Diagrama de Fase
pressão (atm)
temperatura(ºC)
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Diagrama de Fase
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.
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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.
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Diagrama de Fase
Substância que aumenta o volume quando aquecida.
Pressão
CO2
73 atm
Líquido
PC
Sólido
5 atm
PT
Vapor
0
- 56,60C
Gás
31 0CTemperatura
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Substância que reduz o volume quando aquecida.
Pressão
H 2O
218 atm
Líquido
PC
Sólido
4,58 mmHg
PT
Vapor
0
0,01 0C
Gás
374 0C
Temperatura
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Diagrama de Fase
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
G
Líquido
Sólido
E
D
0
Vapor
C
Temperatura
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Diagrama de Fase
No diagrama de fases da água:
As temperaturas tA e tB são,
respectivamente:
a) pontos normais de fusão e ebulição.
b) pontos normais de ebulição e fusão.
Pressão (mmHg)
c) pontos de sublimação e fusão.
760
d) pontos de ebulição e sublimação.
t (°C)
tA
tB
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Diagrama de Fase
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.
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Diagrama de Fase
1. SUBSTÂNCIAS QUE SE DILATAM NA FUSÃO
É o que acontece na
maioria das substâncias
P (atm)
e corresponde ao
Sólido
comportamento do CO2.
O aumento da pressão
faz aumentar a
temperatura de fusão.
Líquido
T
t (ºC)
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Diagrama de Fase
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.
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Diagrama de Fase
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
Pressão (atm)
externa aumentar, o
4
3
Líquido
2
Vapor
1
0
elevada.
0
20
40
60
80
100 120
Temperatura em ºC
140 160
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Diagrama de Fase
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.
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87 0C
La Paz (3.700m)
90 0C
Quito (2.850m)
96 0C
Brasília (1.170m)
São Paulo (760m)
Recife (nível do mar)
98 0C
100 0C
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Diagrama de Fase
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
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alimentos cozinham em menos tempo.
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Diagrama de Fase
VÁCUO
ÁGUA
0 mmHg
a
20ºC
TEMPO
ÁGUA
17,5 mmHg
a
20ºC
Temos um líquido que se encontra em um
recipiente fechado e que entre o líquido e a tampa do recipiente
tem vácuo.
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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.
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ÁGUA
17,5 mmHg
a
20ºC
ÉTER
442 mmHg
a
20ºC
NATUREZA DO LÍQUIDO
Líquidos MAIS VOLÁTEIS possuem
MAIOR PRESSÃO MÁXIMA DE VAPOR
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Diagrama de Fase
ÁGUA
26 mmHg
a
27ºC
ÁGUA
79 mmHg
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.
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Diagrama de Fase
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
p2
Líquido
p1
0
Vapor
1
2
E
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Diagrama de Fase
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.
Imagem: Autor Jakub Steiner / disponibilizado por Boukeas
/ Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported
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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.
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Diagrama de Fase
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.
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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.
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Diagrama de Fase
• 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 direito da imagem como está ao lado da
slide
foto
2
18
24
link do site onde se consegiu a informação
Data do
Acesso
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nd_Knapps_Loch_Area_-_geograph.org.uk__100108.jpg
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cooker.jpg
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