Curva de Aquecimento/resfriamento

Curvas de aquecimento ou resfriamento

São curvas obtidas, construindo, num diagrama cartesiano, o gráfico da temperatura de um corpo em função do calor trocado por ele. Este gráfico será chamado de curva de aquecimento, se o corpo estiver recebendo energia térmica, ou curva de resfriamento, se o corpo estiver cedendo energia térmica.

Influência da pressão na mudança de fase

Como é do seu conhecimento, uma substância pura pode apresentar-se em três estados de agregação (ou fases): sólido, liquido e gasoso. Quando uma substância muda de estado, sofre uma variação de volume. Isto significa que alterações da pressão externa podem ajudar ou dificultar a mudança de estado. Anteriormente, nos limitamos a mudanças que acorrem com pressão externa fixa de 1 atmosfera. Sob essa pressão, vimos, por exemplo, que a água entra em ebulição na temperatura de 100ºC. No entanto se, por exemplo, diminuirmos a pressão externa, a água entrará em ebulição em temperaturas menores. Em cidades como Curitiba, que está a 900 metros acima do nível do mar, a água entra em ebulição em uma temperatura inferior a 100ºC. Isto acorre porque nessa altitude a pressão atmosférica é menor do que 1 atmosfera. Analisaremos agora as influências conjuntas da pressão e da temperatura no estado de agregação. A figura a seguir representa o diagrama de estado típico da maioria das substâncias:

Como exemplo, temos diagrama de fase para o dióxido de carbono (CO2).

Por esse diagrama, vemos que, em temperatura de –56,6ºC e sob pressão de 5  atmosferas, o CO2 pode apresentar em equilíbrio as três fases. Sob pressão de 1 atmosfera, não ncontramos o CO2 no estado líquido: ele está no estado sólido ou gasoso. Analisaremos, agora, separadamente as três curvas:

Curva de fusão

Durante a fusão, a maioria das substâncias se expandem. Para essas, um aumento de pressão dificulta a fusão e, assim, acarreta em um aumento da temperatura de fusão.

Há, porém, algumas substâncias, que se contraem durante a fusão. É o caso, por exemplo, da água, do ferro e do bismuto. Para essas substâncias, um aumento de pressão facilita a fusão. Desse modo, o aumento de pressão acarreta uma diminuição na temperatura de fusão.

Curva de Vaporização

Os pontos da curva de vaporização correspondem aos valores de pressão e temperatura em que a substância entra em ebulição. Todas as substâncias expandem-se ao entrarem em ebulição e assim, um aumento de pressão dificulta a ebulição. Portanto, em tal situação, ocorre um aumento da temperatura de ebulição.

Temperatura Crítica

Existe uma temperatura, denominada temperatura crítica acima da qual, por maior que seja a pressão, a substância encontra-se no estado gasoso. Por isso é costume fazer uma distinção entre gás e gás e vapor:

·         Gás é uma substância no estado gasoso, acima da temperatura crítica.

·         Vapor é uma substância no estado gasoso abaixo da temperatura crítica.

Curva de sublimação

Os pontos da curva de sublimação correspondem aos valores de pressão e temperatura em que podem ficar em equilíbrio os estados sólido e gasoso. Quando uma substância passa do estado sólido para o gasoso, aumenta de volume e, assim, um aumento de pressão dificulta a transformação. Portanto, o aumento de pressão acarreta um aumento da temperatura em que ocorre a sublimação.