Como ocorrem as mudanças dos estados físicos da matéria de um Exemplode cada mudança?

As Mudanças de Estado Físico são os processos em que a matéria é submetida para passar pelos estados físicos sólido, líquido e gasoso. São elas: Fusão, Vaporização, Condensação, Solidificação e Sublimação.

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Nesse artigo vamos falar sobre:

• Estados Físicos da Matéria;
• Mudanças de Estados Físicos;
• Leis da Mudança de Estado Físico.

Teste seus conhecimentos com os exercícios de Mudanças de Estado Físico!

Estados Físicos da Matéria

Toda matéria possui três estados físicos: sólido, líquido e gasoso. A diferença desses estados físicos está no quanto suas moléculas estão próximas umas das outras. Isso acontece devido a dois fatores:

• Força de Atração (Coesão): as moléculas se aproximam umas das outras;
• Força de Repulsão: as moléculas se afastam umas das outras.

Os três estados físicos da matéria são:

Sólido

A matéria no estado sólido possui moléculas que estão muito próximas umas das outras, adquirindo forma e volume fixos, e não sofrendo compressão. O principal aspecto que predomina neste caso é a força de atração.

Líquido

A matéria no estado líquido possui moléculas que estão mais afastadas umas das outras do que no estado sólido e a força de repulsão também é maior. A forma da matéria no estado líquido é variável, adquirindo o formato do recipiente onde estão, mas o volume permanece constante.

Gasoso

A matéria no estado gasoso possui moléculas muito afastadas umas das outras e a força de repulsão é predominante, fazendo com que elas se movimentem o tempo todo. A forma e o volume da matéria no estado gasoso são inconstantes e podem sofrer compressão e expansão.

Fusão

É a mudança do estado sólido para o estado líquido. O aumento da temperatura da substância faz com que as moléculas se afastem umas das outras. Nesse momento de fusão, a temperatura permanece constante até a matéria trocar de estado físico por completo.

Cada substância possui uma temperatura específica que irá fazer com que ela mude para o estado líquido. No caso da água, a temperatura para que ela passe para o estado líquido é 0ºC. O ferro, por exemplo, se funde a 1500ºC.

Vaporização

É a mudança do estado líquido para o gasoso. O aumento da temperatura faz com que as moléculas se afastem ainda mais umas das outras. Durante toda a troca de estado físico, a temperatura também permanece constante.

A vaporização pode acontecer de três formas distintas:

• Evaporação: Acontece de forma lenta e à temperatura ambiente. Um exemplo de evaporação é a água de uma roupa secando no varal;   

• Ebulição: Acontece de forma mais rápida, pois é induzida pela ação humana. O principal exemplo de ebulição é a água fervendo em uma chaleira: ao atingir 100ºC, a água começa a ferver e muda para o estado gasoso;

• Calefação: É o processo de vaporização mais rápido e acontece quando a fonte de calor possui uma temperatura extremamente mais alta do que a temperatura de ebulição da substância. Um exemplo de calefação é uma gota de água que cai em uma chapa muito quente. Ela vai para o estado gasoso quase que instantaneamente.

Condensação ou Liquefação

É a mudança do estado gasoso para o líquido. Ela acontece principalmente quando há um resfriamento (diminuição da temperatura) do gás. As moléculas começam a perder sua energia de movimentação e começam a se aproximar umas das outras, voltando para o estado líquido.

Um exemplo conhecido de condensação é o orvalho. Quando a temperatura cai durante toda a noite, pela manhã podemos observar gotas de águas em vários lugares. Isso acontece porque, como a temperatura está baixa, o vapor de água presente no ar sofre o processo de condensação e volta para o estado líquido.

Solidificação

É a mudança do estado líquido para o sólido. Quando a temperatura de uma substância líquida diminui, ela começa a passar pelo processo de solidificação, indo para o estado sólido. 

O principal exemplo de solidificação que conhecemos é a transformação da água em gelo. Na geladeira, a temperatura está menor que 0ºC. Quando a água atinge essa temperatura, ela começa a se solidificar por completo.

Sublimação

É  a mudança do estado sólido direto para o gasoso e também do estado gasoso para o sólido, sem que haja mudança para o estado líquido. Esse processo acontece em condições adequadas de temperatura e pressão. Os principais exemplos de sublimação são o gelo seco e a naftalina.

Leis da Mudança de Estado Físico

Existem algumas leis que regem as mudanças de estado físico. São elas:

• 1ª Lei : “Durante a mudança de estado, se a substância estiver à pressão constante, a temperatura de mudança de estado permanecerá constante”. 

• 2ª Lei: “Se a pressão sobre a substância variar, a temperatura de mudança de estado também irá variar”

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As substâncias podem ser encontradas na natureza em três estados físicos, são eles: sólido, líquido e gasoso. Eles também podem ser chamados de fases da matéria ou estados de agregação da matéria. A diferença entre os três estados está relacionada com as características moleculares das substâncias.

No estado sólido, os átomos ou moléculas que constituem uma substância encontram-se bem unidos em virtude da existência de forças elétricas intensas agindo sobre eles. Além disso, os átomos que formam essas substâncias possuem uma estrutura cristalina de forma bastante regular, e essa estrutura repete-se. A energia das moléculas é baixa e elas mantêm-se praticamente em repouso.

Os líquidos, por sua vez, apresentam forças de ligação menos intensas do que os sólidos, o que faz com que as moléculas fiquem mais afastadas umas das outras e movimentem-se mais livremente, portanto elas possuem maior energia. Isso explica porque a matéria no estado líquido pode escoar e ocupar o volume do recipiente que a contém.

No estado gasoso, praticamente inexiste força de ligação entre os átomos, que ficam separados uns dos outros por distâncias bem superiores às dos sólidos e líquidos. Os gases também possuem muito mais energia e movimentam-se desordenadamente, podendo ser facilmente comprimidos. Além disso, assumem a forma e volume do recipiente em que são colocados.

Mudanças de fases

Para que ocorram mudanças de fases da matéria, é necessário ceder ou retirar calor de um corpo. O calor é a energia térmica que determina o grau de agitação das moléculas. Ao ser alterado, ele pode causar mudanças no arranjo molecular das substâncias, causando as mudanças de fase. Os nomes dados às mudanças de fase dependem dos estados inicial e final das substâncias.

Observando essas características, as mudanças de fase são as seguintes:

• Fusão: passagem do estado sólido para o líquido ( Ex.: transformação do gelo em água). Ela ocorre quando a substância sólida recebe energia térmica (calor), aumentando sua agitação molecular e vencendo as fortes interações atômicas, ou moleculares, existentes no estado sólido.

• Solidificação: mudança do estado líquido para o sólido (Ex.: congelamento da água). Para que ocorra a solidificação, a substância deve perder energia, o que faz com que as vibrações moleculares diminuam e fiquem mais unidas.

  Veja o diagrama a seguir que demonstra a fusão e a solidificação:

• Vaporização: ocorre quando uma substância no estado líquido é aquecida. A energia recebida causa aumento na agitação molecular e as moléculas separam-se umas das outras, passando para o estado gasoso.

• Condensação: passagem do estado gasoso para o líquido. É a forma como ocorrem as chuvas. A água que evapora na superfície da Terra chega a grandes altitudes e, quando entra em contato com ar frio na atmosfera, volta ao estado líquido.

  O diagrama a seguir demonstra como ocorrem essas mudanças de fase:

• Sublimação: consiste na passagem do estado sólido para o gasoso diretamente, sem antes passar pelo estado líquido. Esse fenômeno explica porque a naftalina “some”, produzindo o vapor tóxico utilizado para espantar pequenos insetos, como as baratas. O que ocorre, na verdade, é a sublimação, ou seja, a transformação direta em gás.

• Cristalização: mudança do estado gasoso para o sólido, também sem antes passar por líquido.

Neste texto, consideramos apenas a temperatura nas mudanças de fases e a pressão constante. Entretanto, a pressão também influencia as mudanças de fases das substâncias, uma vez que, quanto maior a pressão, mais unidas ficam as moléculas, o que dificulta mudanças na estrutura molecular ou na movimentação dos átomos que as constituem, dificultando também as mudanças de fases.