1 Os três estados da matéria
Partículas em posições fixas, apenas vibração. Volume e forma definidos. Forças interatômicas intensas. Baixa compressibilidade.
Partículas com liberdade de deslocamento, mas atraídas entre si. Volume definido, forma variável. Pouco compressível.
Partículas com grandes deslocamentos, interações desprezíveis. Volume e forma variáveis. Altamente compressível.
2 As seis mudanças de estado
| Mudança | Transição | Calor | Exemplos |
|---|---|---|---|
| Fusão | Sólido → Líquido | Absorve (endotérmica) | Gelo derretendo, ferro fundido |
| Solidificação | Líquido → Sólido | Libera (exotérmica) | Água congelando, chumbo se solidificando |
| Vaporização | Líquido → Gasoso | Absorve (endotérmica) | Água fervendo, evaporação de álcool |
| Condensação | Gasoso → Líquido | Libera (exotérmica) | Orvalho, vapor condensando no espelho |
| Sublimação | Sólido → Gasoso | Absorve (endotérmica) | Gelo seco (CO₂), naftalina, gelo no congelador |
| Ressublimação | Gasoso → Sólido | Libera (exotérmica) | Geada, formação de neve diretamente do vapor |
Imagem: Diagrama das mudanças de estado
Três caixas (Sólido, Líquido, Gasoso) com setas entre elas. Setas indicam o nome da mudança em cada sentido. Setas endotérmicas (subindo) em vermelho; exotérmicas (descendo) em azul. Fundo branco.
3 Calor latente
Durante uma mudança de estado, a temperatura permanece constante enquanto o calor é usado para quebrar ou formar ligações entre partículas. Esse calor é chamado calor latente:
| Substância | L_f (kJ/kg) | T_fusão (°C) | L_v (kJ/kg) | T_ebulição (°C) |
|---|---|---|---|---|
| Água | 334 | 0 | 2260 | 100 |
| Álcool etílico | 108 | −114 | 855 | 78 |
| Nitrogênio | 25 | −210 | 200 | −196 |
| Ferro | 247 | 1538 | 6090 | 2862 |
| Ouro | 63 | 1064 | 1580 | 2856 |
O calor latente de vaporização da água (2260 kJ/kg) é muito alto — quase 7 vezes maior que o de fusão (334 kJ/kg). Por isso o vapor d'água a 100 °C queima muito mais do que a água líquida a 100 °C: ao condensar na pele, libera esse enorme calor latente.
4 Curva de aquecimento da água
Ao aquecer 1 kg de gelo de −40 °C até vapor a 140 °C:
Imagem: Curva de aquecimento da água
Gráfico Temperatura (°C) × Calor adicionado (kJ). Cinco segmentos: (1) gelo subindo de −40 a 0°C (inclinado); (2) fusão em 0°C (horizontal — 334 kJ/kg); (3) água subindo de 0 a 100°C (inclinado); (4) vaporização em 100°C (horizontal — 2260 kJ/kg — muito mais longo); (5) vapor subindo acima de 100°C (inclinado). Fundo branco, curva vermelha.
As regiões horizontais correspondem às mudanças de estado (temperatura constante). O trecho de vaporização é muito mais largo que o de fusão, refletindo os diferentes valores de calor latente.
5 Diagrama de fases
O diagrama de fases (pressão × temperatura) mostra em quais condições cada estado físico é estável:
Imagem: Diagrama de fases da água
Gráfico P × T com três regiões (sólido, líquido, gasoso) separadas por curvas. Ponto tríplice (0,01 °C, 611 Pa) marcado. Ponto crítico (~374 °C, 22 MPa) marcado. Curva de fusão quase vertical com leve inclinação negativa (anomalia da água). Fundo branco.
No alto de uma montanha, a pressão atmosférica é menor. A temperatura de ebulição da água cai abaixo de 100 °C (no Everest: ~70 °C). Isso torna difícil cozinhar alimentos — arroz, por exemplo, não fica bem cozido a 70 °C. A panela de pressão faz o inverso: aumenta a pressão interna e eleva a temperatura de ebulição.
6 Calculadora
🧮 Calor latente: Q = m · L
Deixe um campo em branco para calcular.
7 Resumo
O que você aprendeu
- As seis mudanças de estado: fusão, solidificação, vaporização, condensação, sublimação, ressublimação.
- Durante a mudança de estado, a temperatura é constante — o calor é "latente" (escondido).
- Calor latente: Q = m·L. L_fusão_água = 334 kJ/kg; L_vapor_água = 2260 kJ/kg.
- Curva de aquecimento: inclinada na fase pura (Q = mcΔT), horizontal na mudança (Q = mL).
- Diagrama de fases: ponto tríplice (coexistência dos 3 estados); temperatura de ebulição depende da pressão.