Fenômenos Físicos e Avaliação do Fenômeno de Sublimação

Fenômenos Físicos e Avaliação do Fenômeno de Sublimação

(Parte 1 de 2)

  1. Resumo

Serão estudados neste relatório os fenômenos de mudança de estado físico da água, bem como os resultados de experimentos feitos em laboratório para verificação desses fenômenos. Serão vistos também o fenômeno de sublimação com o Iodo.

  1. Introdução

    1. Estados Físicos da Matéria

Toda matéria é constituída de pequenas partículas e, dependendo do maior ou menor grau de agregação entre elas, pode ser encontrada para fins didáticos, em três estados físicos: sólidos, líquido e gasoso. Cada um dos três estado de agregação apresenta características próprias como o volume, a densidade e a forma, que podem ser alteradas pela variação de temperatura (aquecimento e resfriamento), e pressão. Quando uma substância muda de estado, sofre alterações nas suas características macroscópicas (volume, forma, etc.). Algumas propriedades desses estados estão relacionadas a seguir na Tabela 2.1.1.

Tabela 2.1 – Propriedades dos Estados Físicos da Água.

Sólido

Liquido

Gasoso

Forma

Constante

Varia com a forma do recipiente

Varia com a forma do recipiente

Volume

Constante

Constante

Varia com a forma do recipiente

Influência da Pressão

Não provoca variações de volume

Apresenta certa compressibilidade

Volume bastante variável, pode ser comprimido e expandido

Influência da Temperatura

Alterações de temperatura provocam pequenas alterações de volume

Alterações de temperatura provocam ligeiras alterações de volume

Alterações de temperatura provocam significativas alterações de volume

    1. Ponto de Fusão e Ebulição

Ponto de Fusão: é uma temperatura característica na qual determinada substância sofre fusão (durante o aquecimento) ou solidificação (durante o resfriamento), ou seja, trata-se de uma temperatura característica quando uma determinada substância passa do estado sólido para o estado líquido, ou do estado líquido para o estado sólido.

Ponto de Ebulição: é uma temperatura característica na qual determinada substância sofre ebulição (durante o aquecimento) ou condensação (durante o resfriamento), ou seja, trata-se de uma temperatura característica quando uma determinada substância passa do estado líquido para o estado gasoso, ou do estado gasoso para o estado líquido (Figura 2.2.1e 2.2.2).

Figura 2.2.1 - Mudança de estado físico da matéria - Fonte: Tchê Química

Figura 2.2.2 - Escalas termométricas mais empregadas - Fonte: Tchê Química

    1. DIAGRAMAS DE MUDANÇA DE ESTADO FÍSICO

Ao aquecermos uma amostra de substância pura, como, por exemplo, a água no estado sólido (gelo) e anotarmos as temperaturas nas quais ocorrem as mudanças de estado, ao nível do mar, obteremos o seguinte gráfico (Figura 2.3.1), onde:

t1 = início da fusão t3 = início da ebulição

t3 = início da ebulição

t2 = fim da fusão t4 = fim da ebulição

t4 = fim da ebulição

t1 = t2 = 0 °C

t3 = t4 = 100 °C

Figura 2.3.1 – Gráfico das escalas de Temperatura da Água Pura

Fonte: Química – Ensino Médio

Pelo gráfico podemos observar que a temperatura de fusão (TF) da água é 0 °C e a sua temperatura de ebulição (TE) é de 100 °C. O gráfico de aquecimento da água apresenta dois patamares, os quais indicam que, durante as mudanças de estado, a temperatura permanece constante. Se aquecermos uma amostra de mistura, como, por exemplo, de água e açúcar e anotarmos as temperaturas nas quais ocorrem as mudanças de estado, ao nível do mar, obteremos o seguinte gráfico (Figura 2.3.2), onde:

= variação da temperatura durante a fusão.

= variação da temperatura durante a ebulição.

Durante as mudanças de estado da mistura, as temperaturas de fusão e ebulição não permanecem constantes.

Figura 2.3.2 – Gráfico das escalas de Temperatura de Solução

Fonte: Química – Ensino Médio

  1. Sublimação

Sublimação: A passagem do estado sólido para o gasoso se dá quando a pressão do ambiente não é suficiente para frear as partículas atômicas do material e permite que elas atinjam o estado gasoso imediatamente, sem passar pelo líquido. O gelo seco, a naftalina e o iodo (veja a experiência a baixo) são exemplos clássicos que sofrem essa mudança porque sublimam naturalmente, em condições de temperatura e pressão ambientes. Outros sólidos também sublimam.

Representação do processo de sublimação, Sólido para o gasoso, com o aquecimento, a sublimação é acelerada, o que permite visualizar o processo em poucos segundos Figura 3.1.1.

Figura 3.1.1 – Representação do processo de sublimação

Fonte Revista Escola Abril

Ao atingir o vidro de relógio, o iodo em estado gasoso resfria e solidifica, processo também denominado sublimação (Figura 3.1.2).

Figura 3.1.2 – Gasoso para o sólido

Fonte Revista Escola Abril

  1. Materiais e Métodos

Foram feitas duas experiências diferentes no laboratório, sendo a primeira para determinação da temperatura de fusão e ebulição da água, e a segunda para estudos do fenômeno de sublimação.

  • Materiais para estudo de fenômenos de mudança de estado:

bécker 100 mL;

termômetro;

suporte Universal;

borracha para fixar o termômetro;

tela de Amianto;

garra de Metal;

tripé;

bastão de Vidro; e

pissete

  • Materiais para avaliação do fenômeno de sublimação:

Proveta de 25 mL;

Materiais para medidas de Volume:

becker 50 mL;

placa de petri;

cristais de iodo,

suporte Universal;

borracha para fixar o termômetro;

tela de Amianto;

garra de Metal; e

tripé.

  1. PROCEDIMENTOS REALIZADOS NOS EXPERIMENTOS

    1. Experimento 1 – Fenômenos de Mudanças de Estado

Para a primeira experiência foi adicionado cubos de gelo picado em um bécker de 100 mL, e em seguida foi verificado a temperatura do gelo que se apresentou a 2° C. O bécker foi colocado em cima de uma placa de amianto e essa por sua vez estava em cima do bico de bunsen, que foi aceso com uma chama média. Começou assim o processo de fusão do gelo onde foram verificados a cada um minuto a temperatura correspondente. Os valores estão apresentados na tabela 2. Vale ressaltar que grudado no gelo estava algumas fibras têxtil, isso porque ao quebrar o gelo em pequenos pedaços foi utilizado um pano, e com a fusão do gelo essa fibra se soltou do gelo e ficou bem visível dentre do bécker. Esse fato pode ter contribuído para os resultados que serão apresentados no próximo capitulo.

    1. Experimento 2 – Sublimação do Iodo

No segundo experimento, foi utilizado um bécker de 50 mL, e dentro dele foram adicionados dois grãos de iodo e esse recipiente foi tampado com uma placa de petri. O bécker foi colocado em cima de uma placa de amianto que por sua vez estava sobre o bico de bunsen.

  1. RESULTADOS E DISCUSSÕES

Neste item são apresentados os resultados obtidos nos experimentos feitos em laboratório.

6.1 Fenômenos de Mudanças de Estado

(Parte 1 de 2)

Comentários