Calor Latente e Mudanças de Fase

//pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js

(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Na Aula 2 – Calorimetria, introduzimos o conceito de Calor Latente, mas, para isso, devemos detalhar as Mudanças de Fase de uma substância, falando sobre seus gráficos de aquecimento, forças de atração e fases.

Estados de Integração das Moléculas:

Uma substância pura pode apresentar três estados de integração (ou fases) de suas moléculas: gasoso, líquido e sólido. Vamos falar um pouco delas a seguir:

  • Fase gasosa: nessa fase, a substância não apresenta volume nem forma definidos. As moléculas apresentam grande liberdade de movimentação devido às suas forças de ligação pouco intensas.
  • Fase líquida: nessa fase, as distâncias entre as moléculas são muito menores que na fase gasosa. Embora as forças de ligação entre as moléculas nesse estado sejam mais fortes, mas moléculas ainda apresentam certa liberdade de movimentação e variação em seu volume.
  • Fase sólida: nessa fase, as moléculas são dispostas com regularidade, ou seja, formam um padrão de posicionamento. Possuem forças de ligações muito fortes e volume bem definido.

A partir das alterações nas condições de temperatura e pressão do meio a que se encontra a substância, um corpo pode sofrer mudanças em seu estado. Podemos ver as alterações na figura abaixo:

(Imagem retirada do livro: "Os Fundamentos da Física II" Ramalho, Nicolau, Toledo)

Sempre que um corpo recebe calor, suas moléculas aumentam seu nível de agitação. Quando essa agitação chega a um certo ponto, suas ligações começam a serem quebradas, sendo aí quando começa a mudança de fase.

Durante a mudança de fase, a temperatura do corpo não se altera. Isso ocorre devido a toda energia em forma de calor recebida pelo corpo ser utilizada para quebrar as ligações de interação entre as moléculas.

Calor Latente:

Vamos imaginar um recipiente contendo gelo a 0ºC. Nós colocamos esse recipiente próximo a uma fonte de calor (um forno, por exemplo) e percebemos que o gelo desse recipiente começa a se derreter e se transformar em líquido, acontecendo a chamada fusão do gelo. Porém, algo interessante acontece: a temperatura da água, durante a fusão, permanece em 0ºC.

Para que ocorra a fusão do gelo, nós percebemos que é necessário fornecer 80 calorias por grama de gelo. Com isso, nós denominamos calor latente de fusão essa propriedade:

Lf = 80 cal/g. Podemos então definir como:

Calor Latente (L):  é a quantidade de calor que a substância recebe ou cede, por unidade de massa, durante a transformação, mantendo-se a temperatura constante.

Com isso, podemos deduzir a seguinte equação:

Q = m.L

  • Q → Quantidade de calor necessária para que ocorra toda a mudança de fase. Sinal + (positivo) para ganho de energia e sinal – (negativo) para perda de energia.
  • m → Massa do corpo
  • L → Calor latente da mudança de fase

 

Falaremos a seguir um pouco mais sobre o coeficiente “L”:

Esse coeficiente pode assumir o valor positivo ou negativo.

Ele assume valor positivo em mudanças de fase que envolvem recebimento de calor, como a fusão e a vaporização. Ela assume valor negativo em mudanças de fase envolvam perda de energia, como a solidificação e a condensação.

Os valores de L para mudanças de fase opostas e que ocorrem à mesma temperatura (fusão/solidificação e vaporização/condensação) possuem o mesmo valor, porém, com sinal invertido. Confuso? Veja os exemplo abaixo:

Fusão da água → Lf = 80 cal/g

Solidificação da água → Ls = -80 cal/g

Vaporização da água → Lv = 540 cal/g

Condensação da água → Lc = -540cal/g

Curvas de Aquecimento e Resfriamento

Para exemplificar o comportamento de uma substância pura durante seu aquecimento, utilizaremos a água, inicialmente a -20 ºC.

O aquecimento possui 5 etapas:

  • Aquecimento do gelo (-20ºC a 0ºC)
  • Fusão do gelo (ºC)
  • Aquecimento da água líquida (0ºC a 100ºC)
  • Vaporização da água líquida (100ºC)
  • Aquecimento do vapor (acima de 100ºC)

Temos então o seguinte gráfico de aquecimento da água:

(Gráfico retirado do livro: "Os Fundamentos da Física II" Ramalho, Nicolau, Toledo)

Percebemos que durante as etapas “b” e “d”, as fases gelo+líquido (a) e líquido+vapor coexistem no recipiente.

Bom…Chegamos ao fim de mais uma aula. Na próxima aula resolveremos exercícios de diversos tipo para fixar bem toda essa matéria que viemos explicando esses últimos dias.

Ficou alguma dúvida? Responderei a todos os comentário!!

Grande abraço!

Seguem os links das últimas aulas relacionadas a Termologia.

Aula 1 – Termologia

Aula 2 – Calorimetria

Anúncios

Um pensamento sobre “Calor Latente e Mudanças de Fase

  1. Pingback: Exercícios Resolvidos Calorimetria II | Exercícios Resolvidos Exatas

Deixe um comentário

Preencha os seus dados abaixo ou clique em um ícone para log in:

Logotipo do WordPress.com

Você está comentando utilizando sua conta WordPress.com. Sair / Alterar )

Imagem do Twitter

Você está comentando utilizando sua conta Twitter. Sair / Alterar )

Foto do Facebook

Você está comentando utilizando sua conta Facebook. Sair / Alterar )

Foto do Google+

Você está comentando utilizando sua conta Google+. Sair / Alterar )

Conectando a %s