estados da materia

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ESTADOS DA MATÉRIA

Estados da matéria, em física clássica, as três formas que pode tomar a matéria: sólida, líquida ou gasosa. Os sólidos se caracterizam por sua resistência a qualquer mudança de forma. Em estado líquido, a matéria cede às forças tendentes a modificar sua forma. Os gases não oferecem nenhuma resistência à mudança de forma e muito pouca às alterações no seu volume.

Líquidos, substâncias em um estado da matéria intermediário entre os estados sólido e gasoso. As moléculas dos líquidos não estão tão próximas quanto as dos sólidos, mas estão menos separadas que as dos gases. Caracterizam-se por uma resistência à fluidez chamada viscosidade. São caraterísticos de cada líquido o ponto de ebulição, o ponto de solidificação e o calor de vaporização (o calor necessário para transformar em vapor uma determinada quantidade do líquido).

Evaporação, conversão gradual de um líquido em gás, sem que ocorra ebulição. Em temperaturas abaixo do ponto de ebulição, é possível que moléculas individuais tenham energia suficiente para escapar da superfície e passar para o espaço acima, na forma gasosa. O processo oposto é a condensação. A passagem de sólido a gás chama-se sublimação.

Sólido, estado físico da matéria, em que as amostras conservam sua forma e tamanho. Os sólidos apresentam uma distribuição regular das partículas atômicas.

Cristal, porção homogênea de matéria com estrutura atômica ordenada e definida e com forma externa limitada por superfícies planas e uniformes, simetricamente dispostas. Os cristais formam-se quando um líquido torna-se lentamente um sólido. Esta formação pode resultar do congelamento, do depósito de matéria dissolvida ou da condensação direta de um gás em um sólido. O estudo do crescimento, forma e geometria dos cristais chama-se cristalografia. Existem seis sistemas cristalinos, caracterizados pelo comprimento e posição de seus eixos (linhas imaginárias que passam pelo centro do cristal e interceptam as faces, definindo relações de simetria no cristal). Os minerais de cada sistema dividem algumas características de simetria e forma cristalina, assim como muitas propriedades ópticas importantes.

Os sistemas cristalinos são: o sistema cúbico, que inclui os cristais com três eixos perpendiculares, dois dos quais têm o mesmo tamanho; o ortorrômbico, que inclui cristais com eixos de tamanhos diferentes e formando entre si ângulos oblíquos, e, por último, o sistema hexagonal, que engloba os cristais com quatro eixos. Alguns elementos ou compostos podem cristalizar em dois sistemas diferentes. Isto dá origem a substâncias que, embora idênticas em composição química, são diferentes em quase todas as demais propriedades físicas. Por exemplo, o carbono cristaliza no sistema cúbico formando o diamante e no sistema hexagonal formando o grafite.

Cristal líquido, substância que se comporta ao mesmo tempo como um líquido e como um sólido. As moléculas de um cristal líquido podem deslocar-se, umas em relação às outras, com bastante facilidade, tal como as de um líquido. No entanto, todas as suas moléculas tendem a estar orientadas do mesmo modo, algo semelhante à estrutura molecular de um cristal sólido. Emprega-se nos mostradores de relógios digitais e calculadoras, televisões em miniatura, computadores portáteis e outros aparelhos.

Fluido, substância que cede imediatamente a qualquer força tendente a alterar sua forma e por isso adapta-se à forma do recipiente. Podem ser líquidos ou gases.

Gás, substância em um dos três estados da matéria comum, que são o sólido, o líquido e o gasoso. Os gases expandem-se livremente até encher o recipiente que os contém, e sua densidade é muito menor que a dos sólidos e a dos líquidos. A teoria atômica da matéria define os estados, ou fases, de acordo com a ordem que envolvem. As moléculas têm uma certa liberdade de movimentos no espaço. Esses graus de liberdade microscópicos estão relacionados com o conceito macroscópico de ordem. As moléculas de um sólido estão dispostas em uma rede e sua liberdade está restrita a pequenas vibrações em torno dos pontos dessa rede. Em troca, um gás não tem uma ordem espacial macroscópica. Suas moléculas se movem aleatoriamente e só estão limitadas pelas paredes do recipiente que as contém. A temperaturas baixas e pressões altas (ou volumes reduzidos), as moléculas de um gás passam a ser influenciadas pela força de atração das outras moléculas e todo o sistema entra em um estado de alta densidade e adquire uma superfície limite. Isso acarreta a entrada no estado líquido. O processo é conhecido como transição de fase ou mudança de estado.

Vapor, substância em estado gasoso. Emprega-se a palavra vapor para referir-se ao estado gasoso de uma substância que normalmente é líquida ou sólida.

Quando confinado, o vapor de uma substância a qualquer temperatura exerce uma pressão conhecida como pressão de vapor. Ao aumentar-se a temperatura da substância, a pressão de vapor eleva-se, como resultado de uma maior evaporação.

Ponto crítico, condições de temperatura e pressão nas quais não se pode liquefazer um gás. A temperatura, a pressão e o volume críticos são as constantes críticas de uma substância.

Temperatura, propriedade dos sistemas que determina se estão em equilíbrio térmico. Se dois corpos têm temperaturas diferentes, o calor flui do mais quente para o mais frio até que as temperaturas sejam idênticas e se alcance o equilíbrio.

As mudanças de temperatura têm de ser medidas a partir de mudanças em outras propriedades. O termômetro convencional mede a dilatação de uma coluna de mercúrio. Se aplica-se calor a um gás, a temperatura pode ser determinada a partir da mudança de pressão.

Existem várias escalas de temperatura: segundo a escala Fahrenheit, o ponto de solidificação da água é 32 °F, e seu ponto de ebulição, 212 °F. A escala Celsius designa 0 °C e 100 °C a estes pontos. Na escala absoluta ou Kelvin, o zero absoluto corresponde a -273,15 °C (0 K) e um kelvin equivale a um grau centígrado.

A temperatura desempenha um papel importante. Assim, as aves e os mamíferos suportam uma variação muito pequena de temperatura corporal. Em temperaturas árticas, o aço se torna quebradiço e os líquidos se solidificam ou são muito viscosos.

Pressão, força por unidade de superfície que exerce um líquido ou um gás perpendicularmente à dita superfície. Costuma ser medida em atmosferas (atm); no Sistema Internacional de unidades (SI), é expressa em newton por metro quadrado, chamada pascal (Pa). A atmosfera é definida como 101.325 Pa, e equivale a 760 mm de mercúrio em um barômetro convencional. Para medir pressões, usam-se os barômetros. Estes costumam medir a diferença entre a pressão do fluido e a atmosférica, e por isto é preciso somar a última para obter a pressão absoluta. Uma leitura negativa corresponde a um vácuo parcial.

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