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Física - Ensino Médio
Curso: Física - Ensino Médio > Unidade 14
Lição 4: Mudanças de fase e curvas de aquecimentoEntalpia e mudanças de fase
A energia é absorvida ou liberada por um sistema que está passando por uma mudança de fase. As variações de energia de sistemas que estão passando por mudanças de fase complementares são iguais em magnitude, mas têm sinais opostos. Por exemplo, a capacidade calorífica molar da vaporização da água (que corresponde à transição de água em estado líquido para água em estado gasoso) é de +40,7 kJ/mol, enquanto a capacidade calorífica molar da condensação da água (que corresponde à transição de água em estado gasoso para água em estado líquido) é de -40,7 kJ/mol. Versão original criada por Jay.
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Transcrição de vídeo
RKA12MC – Olá! Tudo bem com você? Você vai assistir agora a mais
uma aula de Ciências da Natureza, e, nessa aula, vamos conversar
sobre a entalpia e a mudança de fase. Para isso, vamos dizer que temos
um pouco de água sólida ou gelo e queremos derreter esse gelo e
transformar a água sólida em água líquida. Essa mudança de fase da
água sólida para a água líquida é chamada de derretimento ou fusão, e são necessários 6,01 quilojoules
positivo por mol para que isso aconteça. Essa variação de entalpia é
simbolizada por delta H (ΔH) e um “FUS” subscrito,
que significa fusão. Sendo assim, isso é
chamado de calor de fusão. Agora, vamos pensar
sobre a mudança de fase da conversão de água líquida
para água gasosa. Essa mudança de fase é
chamada de vaporização, e também é necessário energia
para realizar esse processo. Especificamente para a água, são
necessários 40,7 quilojoules por mol para que a água líquida seja vaporizada. Essa variação de energia é chamada de
variação de entalpia de vaporização, ou simplesmente calor de vaporização. Agora que conversamos sobre isso,
vamos pensar aqui na estrutura do gelo. O gelo tem moléculas de água em
uma estrutura de cristal que se repete, e as moléculas de água são mantidas
juntas por ligações de hidrogênio. Sabendo disso, quando adicionamos energia
entre essas duas moléculas de água aqui, aumentamos a liberdade de movimento. Aqui está uma imagem de água líquida. Essas moléculas de água ainda são
mantidas juntas por ligações de hidrogênio, mas não temos mais
uma estrutura cristalina. Ou seja, aumentamos a
liberdade de movimento, e é preciso energia para
romper essa estrutura cristalina. Agora, vamos pensar no processo de conversão
de água líquida em água gasosa, ou vapor. Quando a água está no estado gasoso, não há
mais forças intermoleculares entre as moléculas, não há nada que as mantenha unidas. Sendo assim, é preciso muita energia para
separar essas duas moléculas de água. É preciso muita energia para
superar essas ligações de hidrogênio, e é por isso que temos um valor tão
grande para o calor de vaporização. Portanto, é preciso muito mais energia para
separar completamente essas moléculas do que simplesmente aumentar
a liberdade de movimento. Então é por isso que temos aqui 40,7, que é um número
muito maior do que 6,01. São necessários 40,7 quilojoules
por mol de energia para passar do estado
líquido para o gasoso. Se fosse o contrário, ou seja, para
voltar do estado gasoso ao estado líquido, essa mesma quantidade
de energia seria liberada. Portanto, podemos escrever
40,7 quilojoules por mol, mas, como a energia é liberada,
precisamos colocar um sinal negativo. E, passando do estado gasoso
para o estado líquido, temos um processo
chamado condensação. Sendo assim, podemos chamar
esse -40,7 quilojoules por mol de calor de condensação. Agora aqui também, se é
preciso 6,01 quilojoules por mol para ir do estado sólido
ao estado líquido, para voltar do estado líquido
ao estado sólido, é preciso liberar
6,01 quilojoules por mol. Devido a isso, precisamos
colocar um sinal negativo aqui, para indicar que a energia é liberada. Quando passamos de
um líquido para um sólido, temos um congelamento
ou uma solidificação. Portanto, esse valor é chamado
de calor de congelamento da água, ou calor de solidificação. Espero que tenha compreendido
tudo direitinho aqui, e, mais uma vez, eu quero
deixar para você um grande abraço, e dizer que te encontro na próxima! Então, até lá!