Capítulo 03. Calorimetria

No diagrama de fase, a seguir, estão representadas as transformações 1 – 2 (sublimação) e 3 – 4 (cristalização) de uma substância pura.

No ponto A, temos a pressão pa exercida sobre a substância, e a temperatura a, que é a temperatura em que ela realiza a mudança de estado, chamada sublimação. Já o ponto B mostra uma pressão pb exercida sobre a substância, maior que pa e a temperatura b de sublimação, maior que a. Observamos que o aumento da pressão aumenta a temperatura de sublimação da substância; portanto, a mudança de fase sublimação ou cristalização obedece à regra geral, ou seja:

Nas condições ambientes, poucas substâncias sublimam. No entanto, qualquer substância pode sublimar (exceto o hélio), dependendo apenas das condições físicas a que ela está submetida.

Nas condições ambientes podemos observar, por exemplo, a sublimação da naftalina, do gelo-seco (CO2 sólido) e a do iodo.

Exercícios Resolvidos

01. Em um recipiente temos, sob pressão normal, uma certa massa de água em sobrefusão, à temperatura de –10 °C. Agitando o recipiente, parte dessa água se congela bruscamente. Determine a proporção de água que se congela.

São dados:

calor específico da água = 1 cal/g · °C

calor latente de solidificação = – 80 cal/g

 

Resolução

Seja M a massa total de água no recipiente e m a massa de água que se congela.

Para estar à temperatura de –10 °C, a água perdeu uma quantidade de calor calculada por:

     Qs = m · c ·

     Qs = M · 1 · (– 10)

     Qs = – 10 M

Se não houvesse ocorrido a sobrefusão, ao perder essa mesma quantidade de calor, m gramas de água teriam se congelado. A porção de água que teria se congelado pode ser calculada por:

     QL = m · Lsolidificação

     QL = m · (– 80)

     QL = – 80 m

A massa m de gelo que se forma, ao ser agitado o recipiente em sobrefusão, é a mesma que teria se congelado num processo de solidificação normal. Assim, temos que:

     Qs = QL

     –10 M = –80 m

     m = M

Portanto, congela-se 1/8 da massa total no recipiente.

02. O diagrama abaixo representa a mudança de fase de uma substância pura. Pergunta-se:

a) Qual a mudança de fase, quando a substância vai de A para B?


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