O que acontece com a temperatura durante a fusão nas substâncias puras?

Veremos neste texto como é construído um gráfico de mudança de estado físico para qualquer substância pura, como interpretar esse tipo de diagrama e como o gráfico das misturas é representado.

Para tal, vamos considerar o exemplo da água. Imagine que pegamos um copo com gelo em uma temperatura de – 10 ºC e iniciamos um processo de aquecimento, sob pressão de 1 atm. À medida que a temperatura for aumentando, passando de -10 ºC para -9 ºC, para – 8ºC e assim sucessivamente, o gelo permanecerá no estado sólido até atingir a temperatura de 0 ºC.

Nesse ponto, ele começa a passar para o estado líquido, ou seja, começa a ocorrer a fusão. A temperatura não continuará aumentando como antes, mas permanecerá constante em 0ºC até que todo o gelo tenha derretido:

Depois da fusão de todo o sólido, a temperatura do sistema continuará a aumentar até atingir a temperatura de 100ºC. Nessa temperatura, a água que estava no estado líquido começará a passar para o estado de vapor, ou seja, ela entrará em ebulição.

Assim como aconteceu no ponto de fusão, no ponto de ebulição, a temperatura também permanecerá constante até que todo o líquido vire vapor. Depois disso, se continuarmos aquecendo o sistema, a temperatura continuará a subir:

Pronto! Esse é o gráfico ou diagrama que representa a mudança de estado físico da água ou a sua curva de aquecimento. Se fosse o processo inverso, teríamos a seguinte curva de resfriamento da água:

Um aspecto muito importante nesses gráficos é que eles são formados dois patamares, ou seja, há dois pontos em que a temperatura permanece constante por um tempo. Isso ocorre sempre na mudança de estado de uma substância pura. A única diferença são os valores dos pontos de fusão e de ebulição.

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O oxigênio, por exemplo, ao contrário da água, não é líquido, mas gasoso em temperatura ambiente (cerca de 20ºC). Isso acontece porque seu ponto de fusão ao nível do mar é igual a -223,0 ºC e seu ponto de ebulição é de -183,0 ºC. Veja o seu gráfico de mudança de estado físico:

Gráficos de misturas comuns

Se estivermos aquecendo ou resfriando uma mistura, o ponto de fusão e o ponto de ebulição não terão valores determinados e constantes, ou seja, não se formarão os dois patamares observados nos gráficos acima.

As mudanças de estados físicos ocorrerão em faixas de temperatura, e não em um valor fixo. O ponto de fusão, por exemplo, começará em uma dada temperatura e terminará em outra, e o mesmo ocorrerá com o ponto de ebulição, como mostrado no gráfico a seguir:

Duas exceções são as misturas eutética e azeotrópicas. Veja o que acontece com elas:

a) Mistura eutética

A mistura eutética comporta-se como se fosse uma substância pura durante a fusão, ou seja, nesse ponto, a temperatura mantém-se constante do início ao fim da mudança de estado de agregação.

b) Mistura azeotrópica

A mistura azeotrópica comporta-se como uma substância pura durante a ebulição, ou seja, nesse ponto, a temperatura mantém-se constante do início ao fim da mudança de estado de agregação.

Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química

Experimentalmente foi verificado que quando há variação de pressão sobre uma determinada substância, a temperatura na qual ela muda de fase sofre alterações. Sendo assim, é preciso sempre lembrar que o gelo se funde a 0 ºC e a água entra em ebulição a uma temperatura de 100 ºC, quando a pressão local é de 1 atmosfera.

Influência da pressão na temperatura de fusão

Quando uma substância qualquer se funde, ou seja, passa do estado sólido para o estado líquido, ela tem seu volume aumentado. Para uma substância com esse comportamento, observa-se que um aumento na pressão exercida sobre ela acarreta um aumento em sua temperatura de fusão.

Algumas poucas substâncias, entre as quais a água, fogem do comportamento geral, diminuindo de volume ao se fundirem. Portanto, o volume de uma dada massa de água aumenta quando ela se transforma em gelo. É por esse motivo que uma garrafa cheia de água, colocada em um congelador, quebra quando a água se solidifica.

Para essas substâncias, ditas anômalas, um aumento na pressão acarreta uma diminuição na temperatura de fusão. Como sabemos, o gelo se funde a 0 ºC somente se a pressão sobre ele for de 1 atm. Se aumentarmos essa pressão, ele se fundirá a uma temperatura inferior a 0 ºC; e, reciprocamente, a uma pressão inferior a 1 atm, sua temperatura de fusão será superior a 0 ºC.

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Influência da pressão na temperatura de ebulição

Sabemos que a vaporização se dá pelo fato de as partículas do líquido adquirirem altas velocidades e conseguirem escapar do líquido. Dessa forma, quando há aumento na pressão há também um aumento na temperatura de ebulição, pois, com pressão mais elevada, a vaporização se torna mais difícil, uma vez que, por conta da pressão, as partículas que tendiam a sair do líquido voltam à superfície dele.

Podemos então dizer que é graças a esse fenômeno que as panelas de pressão puderam ser desenvolvidas. Como sabemos, qualquer substância quando se vaporiza tem seu volume aumentado. Em uma panela aberta, com pressão de 1 atm, a água entra em ebulição a 100 ºC 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 a pressão total atingir cerca de 2 atm. Com isso, a água só entrará em ebulição por volta dos 120 ºC, fazendo com que os alimentos sejam cozidos mais rapidamente.

O que acontece com a temperatura durante a fusão de uma substância pura?

O que acontece com a temperatura após a fusão?

O que ocorre com a temperatura durante a fusão é a ebulição das substâncias?

Como permanecem as temperaturas de fusão é a temperatura de equilíbrio das substâncias puras?