Física
8ª aula
Mudanças de fase (I)
Borges e Nicolau
Mudanças de fase ou estados de agregação
Tipos de vaporização
Evaporação: processo espontâneo e lento que ocorre na superfície do líquido.
Ebulição: processo no qual há formação tumultuosa de bolhas, ocorrendo em toda massa líquida. A ebulição se verifica a uma determinada temperatura (temperatura de ebulição) que depende da pressão exercida sobre a superfície do líquido. Por exemplo, a água entra em ebulição a 100 ºC sob pressão normal (1 atmosfera).
Lei da mudança de fase
Sob pressão constante, durante a mudança de fase a temperatura permanece constante.
Calor latente (L)
Numericamente é a quantidade de calor que a substância troca (ganha ou perde), por unidade de massa, durante a mudança de estado, mantendo-se constante a temperatura.
Unidade: cal/g
Quantidade de calor trocada durante a mudança de estado por uma massa m de uma substância.
Q = m.L
Curva de aquecimento da água
A: aquecimento do gelo
B: fusão do gelo a 0 ºC
C: aquecimento da água líquida
D: vaporização da água líquida a 100 ºC
E: aquecimento do vapor Lf
Calor latente de fusão do gelo (Lf) e de vaporização da água (Lv)
Imaginemos uma certa quantidade de gelo a -20 ºC, ao nível do mar, sendo aquecido por uma fonte de calor de potência constante. A temperatura do gelo sobe até atingir 0 ºC. Nessa condição começa o processo de fusão e o calor recebido é usado apenas para quebrar a cadeia cristalina, não havendo aumento de temperatura. Enquanto ocorre a fusão o gelo precisa de 80 calorias para cada grama, para ser transformado em água. Dizemos então que o calor latente de fusão do gelo Lf é igual a 80 cal/g.
Caso a massa de gelo, a 0 ºC, fosse igual a 100 g, para transformá-la em água seriam necessárias 8000 cal.
Q = m.Lf => Q = 100.80 => Q = 8000 cal
Uma vez transformada em água e continuando a receber calor, a massa que inicialmente era gelo terá a agitação térmica das moléculas aumentada até atingir a temperatura de ebulição (100 ºC) quando ocorre a vaporização. Para cada grama de água que passa para a fase gasosa (vapor) são necessárias 540 calorias. Dizemos então que o calor latente de vaporização da água, Lv é igual a 540 cal/g.
Para vaporizar 100 g de água a 100 ºC são necessárias 54000 cal.
Q = m.Lv => Q = 100.540 => Q = 54000 cal
Animações:
x
Os estados físicos da matéria e mudanças de fase.
Clique aqui
x
Você pode visualizar as temperaturas de fusão e de ebulição dos diversos elementos da tabela periódica. Em azul, sólidos; em amarelo, líquidos e em vermelho, gases. Com o mouse, arraste o cursor, a partir da esquerda e verifique a temperatura de mudança de estado.
Clique aqui
x
Os estados físicos da matéria
Clique aqui
Curva de aquecimento
Clique aqui
Exercícios básicos
Exercício 1:
Assinale as afirmativas corretas:
I) A passagem de uma substância pura do estado sólido para o estado líquido recebe o nome de liquefação.
II) O gelo sofre fusão a 0 ºC sob pressão normal. Logo, sob pressão normal a água se solidifica a 0 ºC.
III) Sob mesma pressão a temperatura de ebulição de uma substância pura coincide com a temperatura de condensação dessa substância.
IV) Um estudante, após tomar um banho quente nota que o espelho do banheiro está recoberto de gotículas de água. A mudança de estado que explica este fato é a fusão.
Resolução: clique aqui
Exercício 2:
Por que num dia frio, ao falarmos, sai ?fumaça? de nossa boca?
Resolução: clique aqui
Exercício 3:
Por convenção sabemos que uma quantidade de calor recebida por um corpo é positiva e a quantidade de calor cedida, é negativa. Analise a afirmação abaixo e indique se está correta ou incorreta:
Se o calor latente de fusão da água é +80 cal/g, então o calor latente de solidificação da água é ?80 cal/g. Do mesmo modo, se o calor latente de vaporização da água é +540 cal/g, o calor latente de condensação da água é igual a ?540 cal/g.
Resolução: clique aqui
Exercício 4:
O gráfico abaixo apresenta a curva de aquecimento de uma substância pura de massa 100 g, inicialmente no estado sólido.
Determine para esta substância:
a) A temperatura de fusão
b) A temperatura de ebulição
c) O calor latente de fusão
d) O calor latente de vaporização
e) O calor específico no estado sólido
f) O calor específico no estado líquido
g) O calor específico no estado de vapor
Resolução: clique aqui
Exercício 5:
Um bloco de gelo de massa 200 g está a -10 ºC. Qual é a quantidade de calor necessária para se obter água a +10 ºC. Considere a pressão normal.
Dados:
Calor latente de fusão do gelo: 80 cal/g
Calor específico do gelo: 0,50 cal/g.ºC
Calor específico da água: 1,0 cal/g.ºC
Resolução: clique aqui
Exercícios de revisão
Revisão/Ex 1:
(UPE)
Qual massa de gelo a 0 ºC deve ser misturada com 100 g de água a 80 ºC, para que a temperatura de equilíbrio seja de 20 ºC, sabendo-se que o calor específico da água vale 1 cal/g.ºC e que o calor latente de fusão da água vale 80 cal/g.
A) 30 g
B) 60 g
C) 72 g
D) 120 g
E) 180 g
Resolução: clique aqui
Revisão/Ex 2:
(MACKENZIE)
Sob pressão normal, 100 g de gelo a -20 ºC recebem 10000 calorias.
Qual a temperatura da água obtida?
Dados: calor específico sensível do gelo = 0,50 cal/g.ºC
Dados: calor específico latente de fusão do gelo = 80 cal/g
Dados: calor específico sensível da água = 1,0 cal/g.ºC
Resolução: clique aqui
Revisão/Ex 3:
(UFRJ)
Considere uma certa massa de gelo a ºC. Para fazer com que esta massa atinja a temperatura de 100 ºC no estado líquido, é necessário fornecer-lhe Q1 calorias. Para transormar essa mesma massa de água a 100 ºC em vapor d'água a 100 ºC, é necessária uma quantidade de calor igual a Q2. Sabendo que o calor específico latente de fusão do gelo é 80 cal/g, que o valor do calor específico sensível da água é 1,0 cal/g.ºC e que o valor do calor específico de vaporização da água é 540 cal/g, calcule o valor da razão Q2/Q1.
Resolução: clique aqui
Revisão/Ex 4:
(Fuvest)
Dispõe-se de água a 80 ºC e gelo a 0 ºC. Deseja-se obter 100 g de água a uma temperatura de 40 ºC (após o equilíbrio), misturando água e gelo em um recipiente isolante e com capacidade térmica desprezível. Sabe-se que o calor específico latente de fusão do gelo é 80 cal/g e o calor específico sensível da água é 1,0 cal/g.ºC.
A massa de gelo a ser utilizada é
a) 5,0 g
b) 12,5 g
c) 25 g
d) 33 g
e) 50 g
Resolução: clique aqui
Revisão/Ex 5:
(PUC-Campinas)
Um bloco de gelo, de massa 10 g, é retirado de um congelador a -16 ºC e colocado num calorímetro ideal, contendo 50 g de água a 26 ºC. A temperatura final de equilíbrio térmico é, em ºC,
a) zero b) 3 c) 5 d) 7 e) 11
Dados: calor específico sensível do gelo = 0,50 cal/g.ºC
Dados: calor específico latente de fusão do gelo = 80 cal/g
Dados: calor específico sensível da água = 1,0 cal/g.ºC
Resolução: clique aqui
- Cursos Do Blog - Termologia, Óptica E Ondas
8ª aula Mudanças de fase (I) Borges e Nicolau Mudanças de fase ou estados de agregação xTipos de vaporização Evaporação: processo espontâneo e lento que ocorre na superfície do líquido. Ebulição: processo no qual há formação tumultuosa...
- Cursos Do Blog - Termologia, Óptica E Ondas
Mudanças de fase (II) Borges e Nicolau Mudanças de fase ou estados de agregação xTipos de Vaporização Evaporação: processo espontâneo e lento que ocorre na superfície do líquido. Ebulição: processo no qual há formação tumultuosa...
- Cursos Do Blog - Termologia, Óptica E Ondas
Mudanças de fase (I) Borges e Nicolau Mudanças de fase ou estados de agregação xTipos de Vaporização Evaporação: processo espontâneo e lento que ocorre na superfície do líquido. Ebulição: processo no qual há formação tumultuosa...
- Cursos Do Blog - Respostas 05/04
Mudanças de fase (I) Borges e Nicolau Exercício 1: Assinale as afirmativas corretas: I) A passagem de uma substância pura do estado sólido para o estado líquido recebe o nome de liquefação. II) O gelo sofre fusão a 0 ºC sob pressão normal. Logo,...
- Cursos Do Blog - Termologia, Óptica E Ondas
Mudanças de fase (I) Borges e Nicolau Mudanças de fase ou estados de agregação Clique para ampliar Tipos de Vaporização Evaporação: processo espontâneo e lento que ocorre na superfície do líquido. Ebulição: processo no qual há formação...
Física
Cursos do Blog - Termologia, Óptica e Ondas
8ª aula
Mudanças de fase (I)
Borges e Nicolau
Mudanças de fase ou estados de agregação
x
Evaporação: processo espontâneo e lento que ocorre na superfície do líquido.
Ebulição: processo no qual há formação tumultuosa de bolhas, ocorrendo em toda massa líquida. A ebulição se verifica a uma determinada temperatura (temperatura de ebulição) que depende da pressão exercida sobre a superfície do líquido. Por exemplo, a água entra em ebulição a 100 ºC sob pressão normal (1 atmosfera).
Lei da mudança de fase
Sob pressão constante, durante a mudança de fase a temperatura permanece constante.
Calor latente (L)
Numericamente é a quantidade de calor que a substância troca (ganha ou perde), por unidade de massa, durante a mudança de estado, mantendo-se constante a temperatura.
Unidade: cal/g
Quantidade de calor trocada durante a mudança de estado por uma massa m de uma substância.
Q = m.L
Curva de aquecimento da água
A: aquecimento do gelo
B: fusão do gelo a 0 ºC
C: aquecimento da água líquida
D: vaporização da água líquida a 100 ºC
E: aquecimento do vapor Lf
Calor latente de fusão do gelo (Lf) e de vaporização da água (Lv)
Imaginemos uma certa quantidade de gelo a -20 ºC, ao nível do mar, sendo aquecido por uma fonte de calor de potência constante. A temperatura do gelo sobe até atingir 0 ºC. Nessa condição começa o processo de fusão e o calor recebido é usado apenas para quebrar a cadeia cristalina, não havendo aumento de temperatura. Enquanto ocorre a fusão o gelo precisa de 80 calorias para cada grama, para ser transformado em água. Dizemos então que o calor latente de fusão do gelo Lf é igual a 80 cal/g.
Caso a massa de gelo, a 0 ºC, fosse igual a 100 g, para transformá-la em água seriam necessárias 8000 cal.
Q = m.Lf => Q = 100.80 => Q = 8000 cal
Uma vez transformada em água e continuando a receber calor, a massa que inicialmente era gelo terá a agitação térmica das moléculas aumentada até atingir a temperatura de ebulição (100 ºC) quando ocorre a vaporização. Para cada grama de água que passa para a fase gasosa (vapor) são necessárias 540 calorias. Dizemos então que o calor latente de vaporização da água, Lv é igual a 540 cal/g.
Para vaporizar 100 g de água a 100 ºC são necessárias 54000 cal.
Q = m.Lv => Q = 100.540 => Q = 54000 cal
Animações:
x
Os estados físicos da matéria e mudanças de fase.
Clique aqui
x
Você pode visualizar as temperaturas de fusão e de ebulição dos diversos elementos da tabela periódica. Em azul, sólidos; em amarelo, líquidos e em vermelho, gases. Com o mouse, arraste o cursor, a partir da esquerda e verifique a temperatura de mudança de estado.
Clique aqui
x
Os estados físicos da matéria
Clique aqui
Curva de aquecimento
Clique aqui
Exercícios básicos
Exercício 1:
Assinale as afirmativas corretas:
I) A passagem de uma substância pura do estado sólido para o estado líquido recebe o nome de liquefação.
II) O gelo sofre fusão a 0 ºC sob pressão normal. Logo, sob pressão normal a água se solidifica a 0 ºC.
III) Sob mesma pressão a temperatura de ebulição de uma substância pura coincide com a temperatura de condensação dessa substância.
IV) Um estudante, após tomar um banho quente nota que o espelho do banheiro está recoberto de gotículas de água. A mudança de estado que explica este fato é a fusão.
Resolução: clique aqui
Exercício 2:
Por que num dia frio, ao falarmos, sai ?fumaça? de nossa boca?
Resolução: clique aqui
Exercício 3:
Por convenção sabemos que uma quantidade de calor recebida por um corpo é positiva e a quantidade de calor cedida, é negativa. Analise a afirmação abaixo e indique se está correta ou incorreta:
Se o calor latente de fusão da água é +80 cal/g, então o calor latente de solidificação da água é ?80 cal/g. Do mesmo modo, se o calor latente de vaporização da água é +540 cal/g, o calor latente de condensação da água é igual a ?540 cal/g.
Resolução: clique aqui
Exercício 4:
O gráfico abaixo apresenta a curva de aquecimento de uma substância pura de massa 100 g, inicialmente no estado sólido.
Determine para esta substância:
a) A temperatura de fusão
b) A temperatura de ebulição
c) O calor latente de fusão
d) O calor latente de vaporização
e) O calor específico no estado sólido
f) O calor específico no estado líquido
g) O calor específico no estado de vapor
Resolução: clique aqui
Exercício 5:
Um bloco de gelo de massa 200 g está a -10 ºC. Qual é a quantidade de calor necessária para se obter água a +10 ºC. Considere a pressão normal.
Dados:
Calor latente de fusão do gelo: 80 cal/g
Calor específico do gelo: 0,50 cal/g.ºC
Calor específico da água: 1,0 cal/g.ºC
Resolução: clique aqui
Exercícios de revisão
Revisão/Ex 1:
(UPE)
Qual massa de gelo a 0 ºC deve ser misturada com 100 g de água a 80 ºC, para que a temperatura de equilíbrio seja de 20 ºC, sabendo-se que o calor específico da água vale 1 cal/g.ºC e que o calor latente de fusão da água vale 80 cal/g.
A) 30 g
B) 60 g
C) 72 g
D) 120 g
E) 180 g
Resolução: clique aqui
Revisão/Ex 2:
(MACKENZIE)
Sob pressão normal, 100 g de gelo a -20 ºC recebem 10000 calorias.
Qual a temperatura da água obtida?
Dados: calor específico sensível do gelo = 0,50 cal/g.ºC
Dados: calor específico latente de fusão do gelo = 80 cal/g
Dados: calor específico sensível da água = 1,0 cal/g.ºC
Resolução: clique aqui
Revisão/Ex 3:
(UFRJ)
Considere uma certa massa de gelo a ºC. Para fazer com que esta massa atinja a temperatura de 100 ºC no estado líquido, é necessário fornecer-lhe Q1 calorias. Para transormar essa mesma massa de água a 100 ºC em vapor d'água a 100 ºC, é necessária uma quantidade de calor igual a Q2. Sabendo que o calor específico latente de fusão do gelo é 80 cal/g, que o valor do calor específico sensível da água é 1,0 cal/g.ºC e que o valor do calor específico de vaporização da água é 540 cal/g, calcule o valor da razão Q2/Q1.
Resolução: clique aqui
Revisão/Ex 4:
(Fuvest)
Dispõe-se de água a 80 ºC e gelo a 0 ºC. Deseja-se obter 100 g de água a uma temperatura de 40 ºC (após o equilíbrio), misturando água e gelo em um recipiente isolante e com capacidade térmica desprezível. Sabe-se que o calor específico latente de fusão do gelo é 80 cal/g e o calor específico sensível da água é 1,0 cal/g.ºC.
A massa de gelo a ser utilizada é
a) 5,0 g
b) 12,5 g
c) 25 g
d) 33 g
e) 50 g
Resolução: clique aqui
Revisão/Ex 5:
(PUC-Campinas)
Um bloco de gelo, de massa 10 g, é retirado de um congelador a -16 ºC e colocado num calorímetro ideal, contendo 50 g de água a 26 ºC. A temperatura final de equilíbrio térmico é, em ºC,
a) zero b) 3 c) 5 d) 7 e) 11
Dados: calor específico sensível do gelo = 0,50 cal/g.ºC
Dados: calor específico latente de fusão do gelo = 80 cal/g
Dados: calor específico sensível da água = 1,0 cal/g.ºC
Resolução: clique aqui
loading...
- Cursos Do Blog - Termologia, Óptica E Ondas
8ª aula Mudanças de fase (I) Borges e Nicolau Mudanças de fase ou estados de agregação xTipos de vaporização Evaporação: processo espontâneo e lento que ocorre na superfície do líquido. Ebulição: processo no qual há formação tumultuosa...
- Cursos Do Blog - Termologia, Óptica E Ondas
Mudanças de fase (II) Borges e Nicolau Mudanças de fase ou estados de agregação xTipos de Vaporização Evaporação: processo espontâneo e lento que ocorre na superfície do líquido. Ebulição: processo no qual há formação tumultuosa...
- Cursos Do Blog - Termologia, Óptica E Ondas
Mudanças de fase (I) Borges e Nicolau Mudanças de fase ou estados de agregação xTipos de Vaporização Evaporação: processo espontâneo e lento que ocorre na superfície do líquido. Ebulição: processo no qual há formação tumultuosa...
- Cursos Do Blog - Respostas 05/04
Mudanças de fase (I) Borges e Nicolau Exercício 1: Assinale as afirmativas corretas: I) A passagem de uma substância pura do estado sólido para o estado líquido recebe o nome de liquefação. II) O gelo sofre fusão a 0 ºC sob pressão normal. Logo,...
- Cursos Do Blog - Termologia, Óptica E Ondas
Mudanças de fase (I) Borges e Nicolau Mudanças de fase ou estados de agregação Clique para ampliar Tipos de Vaporização Evaporação: processo espontâneo e lento que ocorre na superfície do líquido. Ebulição: processo no qual há formação...