DIAGRAMAS DE MUDANÇA DE ESTADOS FÍSICOS

O diagrama de mudança de estados físicos é a representação gráfica que mostra a variação da temperatura em função do tempo durante o aquecimento ou resfriamento de uma substância.

É útil utilizar estes diagramas isto porque a partir deles é possível obtermos informações como a temperatura de fusão/solidificação e ebulição/condensação e o estado físico em que se encontra a substância num determinado intervalo de tempo uma vez que as mudanças de estado físico e as variações de temperatura entre elas são facilmente observáveis.

Consideremos, o aquecimento de uma amostra de substância pura, como por exemplo o gelo (água no estado sólido). Supondo que sob pressão de 1 atm, essa amostra de gelo encontra-se a -15^oC. E se submetermos essa amostra ao aquecimento (lentamente) observaremos que a temperatura aumenta com o passar do tempo, entretanto, durante o período de tempo em que ocorre este aumento da temperatura a amostra permanecerá no estado sólido.

Quando se atinge a temperatura de 0^oC (que é o ponto de fusão da água a 1 atm) inicia então a fusão (mudança de estado sólido para o estado líquido). No entanto, diferentemente daquilo que vinha acontecendo anteriormente, a temperatura não aumentará progressivamente, isto é, a temperatura manter-se-á constante até que todo o gelo passe para o estado líquido.

Enquanto ocorre a fusão (a temperatura mantém-se constante) há coexistência de dois estados físicos, o líquido e sólido, isso porque quando se atinge a temperatura de 0^oC não significa que a amostra (gelo) passa repentinamente do estado sólido para o estado líquido mas essa mudança ocorre durante um certo intervalo de tempo no qual a temperatura permanece constante o que origina assim, o primeiro patamar.

Depois que todo o gelo tiver fundido (passado para o estado líquido) se o aquecimento permanecer a temperatura volta a aumentar até atingir os 100^o C (ponto de ebulição da água a 1 atm). Quanto se atinge a temperatura de 100^oC a água no estado líquido começa a passar para o estado de vapor, isto é, inicia a ebulição. Durante o intervalo de tempo que estiver a ocorrer a passagem do estado líquido para o estado de vapor a temperatura manter-se-á constante e teremos a coexistência dos estados, líquido e gasoso, e teremos assim o segundo patamar. Finalmente quando toda a água (no estado líquido) tiver passado para o estado de vapor, se o aquecimento continuar a temperatura continuará a aumentar (como ilustra o diagrama à esquerda).

Além do aquecimento de uma substância, pode-se analisar por meio de um diagrama a variação da temperatura durante o resfriamento da mesma. Se considerarmos ainda a água, partindo desta vez, do vapor de água (água no estado de vapor), perceberemos que o resfriamento é simplesmente o processo inverso a àquele que ocorre durante o aquecimento.

Supondo que os vapores de água encontram-se a 150^oC, se resfriarmos lentamente estes vapores, a temperatura igualmente diminuirá. Quando se atingir a temperatura de 100^oC (que é a temperatura de condensação da água sob pressão de 1 atm), começa então a condensação. Isto é, inicia a passagem do estado gasoso (estado de vapor) para o estado líquido. Enquanto a condensação estiver a ocorrer a temperatura permanecerá constante e com coexistência dos estados líquido e gasoso (estado de vapor) e portanto, temos assim o primeiro patamar.

Quando todo o vapor de água tiver condensado (passado do estado de vapor para o líquido) a temperatura continuará a diminuir. Ao se atingir a temperatura de 0^oC inicia a solidificação e durante o intervalo de tempo em que estiver a ocorrer a solidificação a temperatura manter-se-á constante até que toda a água no estado líquido tenha solidificado originando-se assim o segundo patamar.

Finalmente, quando toda a água tiver passado para o estado sólido, se o resfriamento continuar a temperatura continuará a diminuir tal como mostra o diagrama à direita acima ilustrado.

Portanto, nestes diagramas percebemos que existem dois patamares (trechos horizontais) os quais indicam que durante as mudanças de estados físicos a temperatura permanece constante. Assim pode-se dizer que:

O intervalo de tempo no qual a temperatura permanece constante durante a passagem de um estado físico para o outro num diagrama de mudança de estados é designado de patamar.

Os diagramas de mudança de estados físicos de substâncias puras caracterizam-se sempre por apresentarem dois patamares, tal como ilustram os gráficos acima. Portanto, o que foi anteriormente explicado é válido apenas para substâncias puras, isto porque têm composição bem definida consequentemente possuem pontos de fusão e ebulição também bem definidos à temperaturas também definidas.

Por: Miguel Pascoal

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