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Solidificação e Fusão

 

Solidificação e Fusão
Solidificação e Fusão
Quando um objeto se derrete, a temperatura permanece constante

O que faz o gelo derreter?

Suponha que você segure um cubo de gelo em sua mão. Ela sente frio, porque a energia do calor deixa sua mão e entra no cubo de gelo.

O que acontece com o cubo de gelo?

Ele derrete.

No entanto, a temperatura durante uma mudança de fase permanece constante. Assim, o calor que está sendo perdido por um lado não aumenta a temperatura do gelo acima da sua temperatura de fusão de 0 ° C. Em vez disso, todo o calor vai para a mudança de estado. A energia é absorvida durante o processo de mudança do gelo na água. A água que é também produzida permanece a 0 ° C até todo o gelo é derretido.

Calores de fusão e solidificação

Todos os sólidos absorvem o calor à medida que se tornam líquidos a derretem. O ganho de calor no presente processo endotérmico vai para alterando o estado em vez de alterar a temperatura.

O calor molar de fusão (Solidificação e FusãoHfus) de uma substância é o calor absorvido por uma mole de essa substância, uma vez que é convertido de um sólido para um líquido. Uma vez que a fusão de qualquer substância absorve calor, segue-se que o congelamento de qualquer substância libera calor. O calor molar de solidificação (é o calor libertado por uma mole de uma substância como ele é convertido a partir de um líquido para um sólido. Uma vez que a Solidificação e FusãoHsólido) de uma substância fusão e a solidificação de uma dada substância são os processos exatos opostos, o valor numérico do calor molar de fusão é o mesmo que o valor numérico do calor molar de solidificaçãomas de sinal oposto.

Em outras palavras, Solidificação e FusãoHfus = -?Hsólido.

Solidificação e Fusão - O que é

Solidificação e Fusão
Solidificação e Fusão

Em física e química, a congelação é o processo pelo qual um líquido transforma-se num sólido. O ponto de congelação é a temperatura à qual isto acontece.

Ne fusão, o processo de transformação de um sólido para um líquido, é o oposto do congelamento.

Para a maioria das substâncias, os pontos de fusão e de congelação são iguais.

A substância pura irá congelar a uma temperatura igual a seu ponto de fusão Por exemplo água se transforma em gelo a O graus celcius

Congelação, ou solidificação, é uma fase de transição em que um líquido transforma-se num sólido quando a sua temperatura é reduzida abaixo do seu ponto de congelação

A quantidade de calor absorvida por um sólido de fusão é exatamente a mesma que a quantidade de calor perdido quando os líquidos solidificam.

Solidificação e Fusão - Estado da Matéria

Mudanças do Estado Físico da Matéria

Com o aumento do calor, os corpos tendem a mudar seu estado físico: alguns sólidos transformam-se em líquidos (liquefação), líquidos se transformam em gases (gaseificação) e há sólidos que se transformam diretamente em gases (sublimação). Isso se deve ao fato de que o calor faz com que haja maior espaço entre as moléculas e estas, separando-se, mudam o estado físico da matéria. No gelo, as moléculas vibram pouco e estão bem juntas. Com o calor, elas adquirem velocidade e maior espaçamento, transformando um sólido (gelo) em líquido (água).

Mudanças do Estado Químico da Matéria

Mudança química é aquela em que ocorre a transformação de uma substância em outra. A madeira, quando aquecida, não libera moléculas de madeira em forma de gases, e sim outros gases, diferentes, em sua composição, das moléculas originais da madeira. Essas moléculas são menores e mais simples, por isso têm grande capacidade de se combinar com outras moléculas (por exemplo as de oxigênio). Podem também ser produzidos outros gases venenosos ou até explosões.

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Estado da Matéria

A matéria pode existir em três formas

Gás, líquido ou sólido.

No gás, as moléculas se movem livremente em linha reta, chocando-se umas com as outras e contra as paredes do recipiente. No líquido, as moléculas ficam muito próximas uma da outra, porém podem mover-se com certa facilidade, como um menino que avança numa multidão. No sólido, cada molécula tem uma posição fixa em tôrno da qual pode apenas vibrar, isto é, mover-se muito puco para um lado e para outro. Neste capítulo você aprenderá sôbre a quantidade de calor necessária para derreter um sólido como o gêlo e sôbre o calor libertado quando um líquido congela.

O gêlo funde e a água solidifica à mesma temperatura

Solidificação e Fusão

Se você pudesse ver as moléculas de um pedaço de gêlo que foi respriado até próximo do zero absoluto, você verificaria que elas se agitam muito pouco. Se a temperatura do gêlo fôsse aumentada gradativamente, suas moléculas vibrariam cada vez mais vigorosamente, deslocando-se de distâncias maiores para um lado e para o outro. Suas energias cinéticas aumentariam à medida que o gêlo absorvesse calor. Quando a temperatura chegasse a 0ºC, algo diferente ocorreria. As moléculas vibrariam tão vigorosamente que venceriam as fôrças que as prendem às moléculas vizinhas e começariam a perambular por entre as outras. Em outras palavras, o gêlo se fundiria. Imagine, agora, o que acontece quando você esfria cada vez mais um pouco de água. As moléculas se movem cada vez mais vagarosamente e sua energia decresce. Quando a temperatura atinge 0ºC elas perambulam tão vagarosamente que se podem prender umas as outras para formar um sólido. Em outras palavras, a água se solidifica gradualmente. Após a solidificação de tôda a água, as moléculas, que agora podem apenas vibrar, passam a mover-se mais lentamente à medida que a temperatura decresce. No zero absoluto de temperatura elas vibrariam muito pouco.

Enquanto a água está congelando ou o gêlo fundido, sua temperatura permanece no 0ºC. Tôdas as substâncias que são formadas de cristais se comportam como gêlo. À medida que suas temperaturas são elevadas suas moléculas vibram mais violentamente até que, à certa temperatura, elas escapam dos seus cristais e a substância se funde. Tôda substância cristalina funde-se e solidifica-se a uma temperatura definida.

Os plásticos não têm temperaturas definidas de fusão

Você provàvelmente se recorda de que os plásticos, como a borracha, cêra, parafina e manteiga amolecem gradualmente quando são aquecidos, e por êles podem ser moldados. Nos plásticos, algumas moléculas são prêsas mais fortemente às suas vizinhas do que outras. Os plásticos não têm pontos de fusão definidos. Assim, a manteiga se funde entre 33ºC e 39ºC.

A água se dilata quando congela

As substâncias, em sua maioria, se contraem quando solidificam, mas a água expande-se. Se você coloca uma garrafa de leite no congelador de modo que o leite solidifique, seu volume aumenta de 10 por cento (Fig. 17-1). Nos lugares muito frios, a água pode-se congelar no inverso, no radiador dos automóveis e arrebentar os canos. O mesmo pode acontecer nos encanamentos das casas. O congelamento da água fas a água dilatar-se e arrebentar os canos.

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O leite ao congelar-se dilata-se de cêrca de 10 por cento.

Conseqüências práticas da expansão do gêlo e de outras substâncias

É muito desagradável encontrar-se o carro numa manhã de inverno com o radiador congelado e danificado, num lugar muito frio. Isso pode ser evitado colocando na água substâncias que só a deixam congelar a temperaturas muito abaixo de 0ºC. A expansão da água ao congelar-se pode -ser, porém, muito útil.

Ela auxilia os agricultores nas regiões muito frias; isso porque a água, ao congelar-se nas rachaduras extremamente finas das rochas, as fragmenta, contribuindo para a formação de solo arável. Outro efeito é ainda mais importante. Se a água se contraísse ao solidificar, o gêlo formado na superfície dos lagos no inverno rigoroso seria mais denso que a água e iria para o fundo (Fig. 17-2). No verão seguinte o gêlo, no fundo, ficaria isolado pela água acima dêle e não fundiria. Ano após ano, mais gêlo se acumularia até que o lago todo se congelasse. O mesmo acontecendo nos mares, a maior parte da água se congelaria com perigo para a sobrevivência dos sêres vivos.

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(A) O gêlo flutua porque é menos denso que a água.

(B) Cêrca de nove décimos de um "iceberg" estão submersos.

Além da água, o antimônio e outras poucas substâncias dilatam-se ao solidificarem. Tipos metálicos para impressão contêm antimônio para se dilatarem e compensar a contração dos outros metais, de modo que o tipo pode ser feito derramando o metal líquido em moldes. A maioria das substâncias se contrai na solidificação (Fig. 17-3). As moedas devem ser cunhadas em moldes por compressão. Se elas fôssem feitas em moldes fixos, o metal se contrairia quando solidificado e não encheria completamente o molde, ficando com uma das faces imperfeita.

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A parafina se contrai quando solidifica

Como medimos o Calor

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Como medimos o Calor

Calor e temperatura

Você deve distinguir cuidadosamente calor de temperatura. Quantidade de calor é a energia cinética total das moléculas de um corpo, devida a seus movimentos irregulares. O calor flui dos corpos de maior temperatura para os de menor temperatura. Como você aprendeu no Capítulo 13 a diferença de temperaturas faz o calor fluir. Neste capítulo você aprenderá a medir calor.

Como medir quantidades de calor?

Tudo que, vive, desde os micróbios e insetos, até os elefantes, está continuamente usando energia. Quando você está repousando, você necessita de pouca energia alimentar. Quando você cava um buraco ou joga futebol, você necessita mais. A energia utilizada para realizar êsses trabalhos provém dos alimentos que você ingere.

Muitas pessoas em partes do Brasil, como da América Latina, África e Ásia, não são tão bem alimentadas quanto os norte-americanos e os europeus: têm fome.

Usamos energia térmica para cozinhar os alimentos, para mover os trens e navios e para fazer funcionar máquinas de certas fábricas. Se em sua casa se usa carvão ou lenha para cozinhar, sua mãe se preocupa com que deixe pouco resíduo e produza pouca fumaça. Acima de tudo ela se interessa pela energia calorífíca, que é produzida.

Como o calor é energia, nós poderíamos medir quantidades de caIor em quilogrâmetros. Em geral, usamos a caloria.

Caloria

Suponha que você deseje medir a quantidade de calor fornecida por um forno quando se queima uma certa quantidade de gás. Primeiro, imagine que você coloque nêle 1 quilograma de água em uma panela e meça o número de litros de gás necessários para aquecer a água de 10 graus centígrados. Se você repetisse a experiência, usando, porém, o dôbro dessa quantidade de água, você teria que queimar uma quantidade de gás duas vêzes maior e, portanto, produzir o dôbro da quantidade de calor do primeiro caso. O calor fornecido é diretamente proporcional ao pêso da água que você aquece. Se você aquecesse o quilograma de água a 20ºC em vez de 10ºC, você também necessitaria do dôbro da quantidade de calor. O calor necessário depende, portanto, do pêso da água e da elevação de sua temperatura.

Uma caloria (cal.) é a quantidade de calor necessária para elevar de 1 grau centígrado a temperatura de 1 grama de água. Cinqüenta calorias elevarão de 5ºC a temperatura de 10 gramas de água.

Essa unidade é também chamada de pequena caloria. Biologistas e nutricionistas usam a grande caloria, ou Quilocaloria (cal.). Uma quilocaioria é igual a 1000 pequenas calorias.

Os Inglêses e norte-americanos usam a unidade térmica britânica, a British thermal unit, abreviada Btu: é a quantidade de caIor necessária para elevar de 1 grau Farenheit a temperatiira de 1 libra de água.

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Calor e temperatura

A temperatura do ferro fundido nesse enorme caldeirão e a temperatura do ferro fundido que acaba de ser colocado nos pequenos moldes são iguais. Por que, então, êles não contêm a mesma quantidade de calor? Pode você citar duas razões que dão conta do fato de conter o caldeirão maior quantidade de calor?

Fonte: www.ck12.org/www4.prossiga.br

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