E a passagem do estado sólido para o estado líquido com aumento de temperatura?

• Temperatura e energia térmica - As escalas termométricas

Estado sólido

Uma substância no estado sólido possui seus grupamentos atômicos ligados. A ligação entre eles é muito forte e dificulta sua movimentação. Assim, esses grupamentos atômicos possuem apenas uma pequena vibração em torno de uma posição de equilíbrio.

Na fase sólida - é essa a forma de nos referirmos ao estado sólido -, a força de atração entre os grupamentos atômicos não só é grande, como também a distância entre eles é pequeníssima. Portanto, os grupamentos atômicos apenas vibram, como já se disse.

Ao receber energia térmica, um corpo no estado sólido sofre um aumento da temperatura. Seus grupamentos atômicos, então, passam a vibrar com maior intensidade. Esse aumento da vibração dos grupamentos atômicos ocorre até uma determinada temperatura, de acordo com a característica de cada substância.

Nessa temperatura, a energia de vibração dos grupamentos atômicos é tanta que as ligações entre eles começa a ser rompida. Então, pára o aumento da temperatura e o sólido entra em fusão, ou melhor, muda de estado físico, passando para a fase líquida.

Estado líquido

No estado líquido, os grupamentos atômicos de uma substância possuem pouco movimento, que é constante e desordenado. A força de atração entre eles é mediana e a distância é muito pequena.

Quando fornecemos energia térmica a um líquido, ocorre um aumento da temperatura, pois seus grupamentos atômicos passam a se movimentar cada vez, com maior intensidade. Da mesma maneira que nos sólidos, esse aumento da velocidade dos grupamentos atômicos ocorre até uma determinada temperatura, a qual é característica de cada substância. Nessa temperatura, a força de ligações entre eles passa de mediana a fraca.

Nesse momento ocorre a ebulição, uma rápida formação de vapor. Durante a mudança de estado físico, não ocorre aumento na temperatura, pois a energia está sendo utilizada para que os grupamentos atômicos desprendam-se uns dos outros e, assim, a substância passe para o estado gasoso.

Estado gasoso

Na fase gasosa, os grupamentos atômicos se movimentam com muita velocidade, a força de atração entre eles é fraca e a distância muito grande. Com o ganho de energia térmica a substância no estado gasoso tem sua temperatura aumentada. Seus grupamentos atômicos se movimentam com velocidade cada vez maior. Sendo assim, uma substância no estado gasoso não tem forma nem volume constante (definido). Ocupa o espaço que encontrar, pois os grupamentos atômicos movimentam-se livremente em todas as direções.

Na fase sólida as substâncias possuem forma e volume constante. Já na fase líquida as substâncias possuem volume constante, mas tomam a forma do recipiente que ocupam.

Nomenclatura

Ganho ou perda de energia térmica por um corpo modifica somente a quantidade de energia de movimento dos grupamentos atômicos. Podemos classificar esses fenômenos como fenômenos físicos. A transformação energética ocorrida nesses corpos possibilita as mudanças de estado físico das substâncias que o compõem. Na fase gasosa nem volume nem a forma são constantes para uma substância.

Essas transformações recebem nomes especiais:

• A passagem do estado sólido para o estado líquido, que ocorre com o ganho de energia térmica, recebe o nome de fusão.
• A passagem do estado líquido para o estado gasoso, que acontece com o ganho de energia térmica, recebe o nome de ebulição.
• A passagem direta do estado sólido para o estado gasoso, que decorre do ganho rápido de grande quantidade de energia térmica, recebe o nome de sublimação.
• A passagem do estado líquido para o estado sólido, que sucede com a perda de energia térmica, recebe o nome de solidificação.
• A passagem do estado gasoso para o estado líquido, que ocorre com a perda de energia térmica, recebe o nome de condensação.
• A passagem direta do estado gasoso para o estado sólido, a qual ocorre com a perda rápida de grande quantidade de energia térmica, recebe o nome de ressublimação.

É provável que nas suas aulas de ciências no ensino fundamental você tenha aprendido três estados físicos da matéria, o sólido, o líquido e o gasoso.

Esses estados físicos vêm do estado de agregação das moléculas constituintes da matéria. Se elas estão fortemente ligadas e com uma liberdade de movimento restrita a apenas agitações em torno de um ponto de equilíbrio, teremos nessa situação o estado sólido.

Com grau de liberdade de movimento maior, mas com alguma restrição, pois ainda há forças entre as moléculas, teremos o estado líquido e com um grau ainda maior de liberdade, pois as forças entre as moléculas são praticamente desprezíveis, teremos o estado gasoso.

Uma substância pode se apresentar em qualquer um desses estados físicos dependendo das condições de temperatura e pressão a que é submetida. Uma maneira muito comum de se mudar o estado físico de uma substância é pelo aquecimento, ou seja, pela troca de calor dessa substância com alguma fonte térmica.

Vamos estudar os processos de mudança de estado físico, assim como as leis que regem esse fenômeno.

Fusão e solidificação

Quando uma substância se encontra no estado sólido e começa receber calor, a sua temperatura aumenta, assim como o estado de agitação das suas moléculas. Se continuarmos com esse aquecimento, a agitação molecular se tornará tão intensa que as ligações entre as moléculas irão se romper.

A partir desse momento, a energia que está sendo transferida na forma de calor não será mais utilizada para o aumento da agitação molecular, mas sim, para a quebra das ligações moleculares. Essa quebra nas ligações moleculares dará as moléculas uma maior liberdade de movimento, caracterizando a fusão ou passagem para o estado liquido.

Solidificação

A solidificação é o processo inverso da fusão. Considere que uma substância no estado líquido esteja cedendo calor. Ao ceder calor, a sua temperatura irá diminuir, assim como o estado de movimentação das moléculas. Essa diminuição da movimentação molecular fará que as ligações moleculares se tornem mais intensas, caracterizando o estado sólido.

A figura abaixo representa os dois processos descritos acima na forma de um gráfico:

Observe pelo gráfico que, durante a mudança de estado, a substância permanece com a temperatura constante.

Vaporização

Se a substância do item anterior estiver no estado líquido e continuarmos a fornecer calor, a sua temperatura irá aumentar. Com isso, haverá um aumento no grau de movimentação das moléculas.

Em determinada temperatura, essas moléculas terão energia suficiente para escapar das forças moleculares que ainda existem entre elas e atingir um grau de liberdade maior. Nesse novo estado, conhecido como gasoso, as forças entre as moléculas são praticamente desprezíveis.

A vaporização pode ocorrer de três maneiras: evaporação, ebulição e calefação.

• Evaporação:
  Esse processo ocorre de maneira bem lenta e à temperatura ambiente. Pode se tomar como exemplo a evaporação da água da roupa que é deixada no varal para secar.
   
• Ebulição:
  É um processo mais rápido que ocorre a uma temperatura fixa. Tal processo é facilmente observado quando se coloca a água para ferver.
   

Calefação:
É o processo mais rápido e ocorre quando a fonte de calor está a uma temperatura muito maior do que a temperatura de ebulição da substância. Tome como exemplo uma gota de água sobre uma chapa muito quente.

Condensação

É o processo inverso da vaporização. Ao se diminuir a temperatura do gás, ele começa a perder a sua energia de movimentação. Com isso, as moléculas se agrupam através das forças moleculares, fazendo que a substância entre no estado líquido.

Curva de aquecimento

A figura a seguir mostra como uma substância inicialmente do estado sólido se comporta ao ser aquecida até atingir o estado gasoso. O gráfico a seguir é conhecido como curva de aquecimento.

Sublimação

A passagem direta do estado sólido para o estado gasoso sem passar pelo estado líquido é definida como sublimação. Tal processo só ocorre em condições adequadas de pressão e temperatura. É um processo de difícil observação no dia a dia. Temos como exemplos mais famosos desse fenômeno a naftalina e o gelo seco.

As leis gerais da mudança de estado

Pelo gráfico anterior podemos observar que as mudanças de estado físico são caracterizadas por patamares. Isso nos mostra que, durante essa situação, a temperatura da substância permanece constante. Desse fato, podemos enunciar a primeira lei geral das mudanças de estado:

• 1ª lei: "Durante a mudança de estado, se a substância estiver à pressão constante, a temperatura de mudança de estado permanecerá constante".

  Tal fenômeno pode ser explicado pelo fato de que, na mudança de estado físico, como, por exemplo, por aquecimento, a energia que é absorvida pela substância em forma de calor não está sendo usada para o aumento da agitação molecular, mas para a quebra das ligações entre as moléculas.

  Observando o enunciado da primeira lei temos algo importante a ser analisado. A temperatura permanece constante se a pressão se mantiver constante. A partir desse ponto, podemos concluir que, se mudarmos a pressão sobre a substância, também mudaremos a sua temperatura de mudança de estado. Então podemos enunciar a segunda lei geral das mudanças de estado.

• 2ª lei: "Se a pressão sobre a substância variar, a temperatura de mudança de estado também irá variar".

  Um exemplo da aplicação dessa lei ocorre quando fervemos água em região litorânea. Nesse caso, a água irá ferver à temperatura de 100°C, pois a pressão ambiente ao nível do mar é de um atmosfera. Mas se fervermos a água em uma cidade como São Paulo, teremos a ebulição a uma temperatura de 98°C, pois nessa cidade a pressão ambiente é menor que um atmosfera.

E a passagem do estado sólido para o estado líquido com aumento de temperatura?

Como se chama a passagem do estado sólido para o líquido?

Como se chama a passagem do estado sólido para o gasoso?

O que e a passagem do estado gasoso para o líquido?