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Solidificação e Fusão

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

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.

Solidificação e Fusão
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.

(A) O gêlo flutua porque é menos denso que a água. (B) Cêrca de nove décimos de um "iceberg" estão submersos.

Solidificação e Fusão

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.

Solidificação e Fusão
A parafina se contrai quando solidifica

Fonte: www4.prossiga.br

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