A pressão exercida sobre uma substância influencia seus pontos de fusão e ebulição. Quanto maior for a pressão, maior será a temperatura de ebulição e de fusão. Show
No dia a dia é muito comum observarmos as mudanças de estados físicos, como, por exemplo, o derretimento do gelo (fusão) ou quando fervemos água numa chaleira (ebulição). Mas será que a temperatura de fusão e de ebulição são sempre as mesmas? Nesta aula você entenderá como funciona a relação entre pressão e temperatura. O ponto de fusão da água é conhecido como sendo 0°C e o de ebulição como sendo 100°C. Entretanto, isso acontece apenas quando a água se encontra submetida a uma pressão de 1 atm. Isso porque através de experimentos é possível verificar que a pressão exercida sobre uma substância influencia nos seus pontos de fusão e ebulição. Em seguida iremos analisar a influência da variação da pressão nas temperaturas de mudança de estado. Imagem 1: Ao nível do mar a pressão é maior do que no topo do morro.Influência da pressão na temperatura de fusãoQuando uma substância se funde, geralmente ela aumenta o seu volume. Isso ocorre porque ao ter sua temperatura aumentada, as moléculas passam a ter mais energia e a vibrarem mais, afastando-se. Assim, para uma substância que tem seu volume aumentado durante a fusão, se modificarmos a pressão exercida sobre ela, ocorre também uma mudança na temperatura de fusão desta substância. Ou seja, se modificarmos a pressão, a temperatura de fusão também muda. Isso acontece porque ao aumentarmos a pressão, as moléculas têm menos espaço para vibrarem e acabam se mantendo mais juntas, aumentando a sua interação. Dessa maneira, é preciso mais energia e um maior aumento de temperatura para afastá-las o suficiente para que ocorra a mudança de estado. Por exemplo, o chumbo, que tem como característica um aumento de volume ao se fundir, tem seu ponto de fusão em 327°C a 1 atm. Se aumentarmos a pressão exercida sobre ele, a temperatura de fusão também se elevará, e assim precisará de mais calor fornecido para que ocorra a mudança de fase. Imagem 2: O aumento da pressão eleva o valor da temperatura de fusão do chumbo (figura a esquerda). A diminuição da pressão diminui o valor desta temperatura (figura a direita).Comportamento anômalo da águaAlgumas poucas substâncias, entre elas a água, fogem do comportamento geral, pois diminuem de volume ao fundirem. Portanto, o volume de um cubo de gelo diminui quando ele é transformado em água. Assim, para essas substâncias, inclusive a água, quando aumentamos a pressão, a temperatura de fusão diminui. A água, por exemplo, tem a sua temperatura de fusão em 0°C a 1 atm. Mas se elevarmos a pressão, o gelo se fundirá a uma temperatura inferior a 0°C, e, consequentemente, se diminuirmos a pressão,ele se fundirá a uma temperatura superior a 0°C. Um exemplo para esse fenômeno é a patinação no gelo. O gelo sob a lâmina da bota do patinador sofre uma pressão muito grande e se funde, mesmo que sua temperatura seja inferior a 0°C, permitindo que a pessoa deslize facilmente sobre as pistas de patinação. Assim que os patinadores passam, a pressão retorna ao normal (1 atm) e a água volta ao estado sólido, já que a temperatura está abaixo de 0°C. Imagem 3: O gelo se funde, apesar de estar abaixo de 0°C, em razão da grande pressão exercida sobre ele.Influência da pressão na ebuliçãoQuando as substâncias se aproximam da temperatura de ebulição, têm seu volume aumentado. Dessa forma, o aumento do volume também dificulta a dilatação da substância e, consequentemente, o aumento da pressão também aumenta a temperatura de ebulição das substâncias. Esse fato pode ser verificado com o uso das panelas de pressão, por exemplo. Em uma panela comum, aberta, com pressão de 1 atm, a água entra em ebulição a 100°C, e sua temperatura não ultrapassa esse valor. Na panela de pressão, os vapores formados e impedidos de escapar ajudam a pressionar a superfície da água, podendo aumentar a pressão total dentro da panela em até 2 atm. Dessa maneira, a água só entrará em ebulição quando sua temperatura chegar próxima a 120°C, e isso faz com que os alimentos sejam cozidos mais rapidamente. Imagem 4: Desenho esquemático demonstrando o funcionamento da panela de pressão. No gráfico presente no esquema, podemos observar que com a panela fechada, a temperatura de ebulição da água é aumentada para 120ºC.Naturalmente, uma diminuição da pressão provoca uma redução da temperatura de ebulição. Portanto, podemos dizer que, em locais situados acima do nível do mar, onde a pressão atmosférica é menor que 1 atm, a água entra em ebulição a uma temperatura inferior que 100°C. No monte Everest, por exemplo, que possui uma altitude de 8848 m, e pressão atmosférica de cerca de 0,03 atm, a água entra em ebulição com apenas 72°C. Ou seja, se tentarmos cozinhar em altitudes mais elevadas, e sem panela de pressão, iremos “passar trabalho”, e quem sabe seja até impossível para cozinhar alguns alimentos. Com isso podemos observar que a pressão influencia diretamente na mudança de estado físico das substâncias e, por isso, é importante ficar ligado nos exercícios de mudança de fase, pois podem aparecer essas “pegadinhas”. Tabela de pontos de ebulição da água
Exercícios:1- (UFSM-RS)Assinale falso (F) ou verdadeiro (V) em cada afirmativa. ( ) A água pode evaporar a uma temperatura menor do que 100°C. ( ) A sensação de frio ocasionada pela evaporação da água sobre a pele deve-se à absorção de energia da pele pelo líquido. ( ) A velocidade de evaporação da água não depende da pressão externa. A sequência correta é a) V – V – F. b) F – F – V. c) F – F – F. d) V – F – F. e) V – V – V. 2- (PUC-MG)Na questão a seguir assinale a afirmativa INCORRETA. a) Todos os materiais expandem-se quando aquecidos. b) A temperatura de fusão de uma substância depende da pressão. c) Durante uma mudança de fase, a temperatura permanece constante. d) A temperatura em que a água ferve depende da pressão. 3- (UECE/2020)A panela de pressão é um utensílio muito utilizado no intuito de diminuir o tempo de cozimento dos alimentos, pois o aumento da pressão interna permite a elevação do ponto de ebulição da água, mantendo-a em estado líquido a temperaturas maiores. A pressão atmosférica varia com a altitude e exerce influência sobre o ponto de ebulição da água. De modo simplificado e dentro de certos limites, o ponto de ebulição pode ser representado por uma função crescente da pressão. Considerando sua finalidade, como descrita no início deste enunciado, a panela de pressão proporcionaria um cozimento mais eficiente, se comparado ao uso de panela comum, a) ao nível do mar, pois a pressão atmosférica é menor que no alto de uma montanha. b) no alto de uma montanha, pois a pressão atmosférica é maior que ao nível do mar. c) no alto de uma montanha, pois a pressão atmosférica é menor que ao nível do mar. d) ao nível do mar, pois a pressão atmosférica é maior que no alto de uma montanha. Gabarito:
Por fim, veja também esse outro vídeo do professor Marcelo explicando como resolver exercícios com o diagrama de fases: Sobre o(a) autor(a):Os textos e exemplos acima foram preparados pela professora Tairine Favretto para o Blog do Enem. Tairine é formada em Física – Licenciatura na Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), e é Mestra em Educação Científica e Tecnológica também pela UFSC. Ministra aulas de Física e Ciências da Natureza em escolas da Grande Florianópolis desde 2014. Facebook: https://www.facebook.com/tairine.favretto Instagram: @proftaifisica Compartilhe:Porque durante a mudança de estado físico a temperatura não muda?Quando se fornece calor, os átomos e moléculas tendem a vibrar com maior intensidade, aumentando a temperatura, que é uma medida da energia cinética média das partículas. Durante o processo de fusão ou vaporização, a temperatura permanece constante, mas o arranjo dos átomos e moléculas é modificado.
O que acontece com a temperatura durante a mudança do estado físico?Durante a mudança de estado físico, não ocorre aumento na temperatura, pois a energia está sendo utilizada para que os grupamentos atômicos desprendam-se uns dos outros e, assim, a substância passe para o estado gasoso.
Por que a temperatura não se altera durante a fusão?Durante a fusão sua temperatura se mantém constante, pois o calor recebido é usado unicamente para a mudança de estado. O calor por unidade de massa necessário para mudar de fase é chamado de calor latente de fusão (Lf) e é uma característica da substância.
Por que o estado físico depende da temperatura?As moléculas de cada substância necessitam de uma certa dose de energia para se movimentarem. Quando há menos energia, tendem a movimentar-se menos e o material tende a estar sólido. Ao receber energia de uma fonte de calor (aquecimento), passam a um maior nível de agitação e podendo mudar de estado.
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