Grade 10
  1. Mecânica  1.1. Dinâmica  1.1.1. Movimento em uma dimensão  1.1.2. Movimento em duas dimensões  1.1.3. Deslocamento e Distância  1.1.4. Velocidade e Rapidez  1.1.5. Aceleração  1.1.6. Representação gráfica do movimento  1.1.7. Equações do movimento  1.1.8. Queda livre e aceleração devido à gravidade  1.1.9. Movimento projetil  1.1.10. Velocidade relativa  1.2. Dinâmica  1.2.1. Leis do Movimento de Newton  1.2.2. Inércia e massa  1.2.3. Força e seus tipos  1.2.4. força de ação e reação  1.2.5. Fricção e seus efeitos  1.2.6. Coeficiente de atrito  1.2.7. Movimento circular  1.2.8. Força centrípeta e aceleração centrípeta  1.2.9. Momento e Impulso  1.2.10. Conservação do momento  1.2.11. A terceira lei de Newton e aplicações  1.3. Trabalho, Energia e Potência  1.3.1. Trabalho realizado pela força  1.3.2. Teorema do trabalho–energia  1.3.3. Energia cinética  1.3.4. Energia potencial  1.3.5. Energia Mecânica  1.3.6. Conservação de Energia  1.3.7. Potência e eficiência  1.3.8. Renewable and non-renewable energy sources  1.4. Força gravitacional  1.4.1. Lei da gravitação universal de Newton  1.4.2. Campo gravitacional e intensidade do campo  1.4.3. Aceleração da gravidade em diferentes planetas  1.4.4. As leis do movimento planetário de Kepler  1.4.5. Órbitas e satélites  1.4.6. Peso e peso aparente  1.4.7. Energia potencial gravitacional
  2. Properties of matter  2.1. Estados da Matéria  2.1.1. Sólido, líquido e gás  2.1.2. Molecular structure of matter  2.1.3. Forças intermoleculares  2.1.4. Plasma e Condensado de Bose–Einstein  2.2. Pressão  2.2.1. Definição de Pressão  2.2.2. Pressão em líquidos  2.2.3. Pressão atmosférica  2.2.4. Princípio de Pascal  2.2.5. Princípio de Arquimedes e Flutuabilidade  2.2.6. Tensão superficial e capilaridade  2.3. Elasticidade  2.3.1. Lei de Hooke  2.3.2. Tensão e deformação  2.3.3. Limite de Elasticidade e Módulo de Elasticidade  2.3.4. Aplicações da Elasticidade
  3. Física térmica  3.1. calor e temperatura  3.1.1. Diferença Entre Calor e Temperatura  3.1.2. Escala de temperatura  3.1.3. Expansão térmica  3.1.4. Equilíbrio térmico  3.2. Transferência de calor  3.2.1. Condutividade  3.2.2. Convecção  3.2.3. Radiação  3.2.4. Isolamento e suas aplicações  3.3. Propriedades térmicas da matéria  3.3.1. Capacidade térmica específica  3.3.2. Calor latente e mudança de fase  3.3.3. Ponto de Ebulição e Fusão  3.3.4. Motores térmicos e refrigeração  3.4. Laws of Thermodynamics  3.4.1. Lei zero da termodinâmica  3.4.2. Primeira lei da termodinâmica  3.4.3. Segunda lei da termodinâmica  3.4.4. Ciclo de Carnot
  4. Ondas e óptica  4.1. A natureza e as propriedades das ondas  4.1.1. Tipos de ondas na natureza e propriedades das ondas  4.1.2. Ondas transversais e longitudinais  4.1.3. Parâmetros das ondas  4.1.4. Reflexão e refração de ondas  4.1.5. Superposição e Interferência  4.1.6. Ondas estacionárias e ressonância  4.1.7. Efeito Doppler  4.2. Ondas sonoras  4.2.1. Características das ondas sonoras  4.2.2. Velocidade do som em diferentes meios  4.2.3. Aplicações das ondas sonoras  4.2.4. Ultrassom e seus usos  4.3. Ondas de Luz e Óptica  4.3.1. Natureza da luz  4.3.2. Reflexão da luz  4.3.3. Leis da reflexão  4.3.4. Espelhos e Formação de Imagens  4.3.5. Refração da luz  4.3.6. Lei de Snell  4.3.7. Lentes e Formação de Imagens  4.3.8. Reflexão interna total e ângulo crítico  4.3.9. Fibra óptica  4.4. Optical Instruments  4.4.1. Microscópio  4.4.2. Telescope  4.4.3. Olho humano e defeitos de visão  4.4.4. Câmera e seu princípio de funcionamento
  5. Eletricidade e Magnetismo  5.1. Eletrostática  5.1.1. Electric charge and its properties  5.1.2. Condutores e Isolantes  5.1.3. Lei de Coulomb  5.1.4. Campo elétrico e linhas de campo  5.1.5. Potencial elétrico e diferença de potencial  5.1.6. Capacitores e Capacitância  5.2. Eletricidade Corrente  5.2.1. Corrente elétrica e sua medição  5.2.2. Lei de Ohm  5.2.3. Resistência e resistividade  5.2.4. Circuitos em Série e Paralelos  5.2.5. Energia e potência elétrica  5.2.6. Leis de Kirchhoff  5.3. Magnetismo e Eletromagnetismo  5.3.1. Campo magnético e linhas de campo  5.3.2. Efeitos magnéticos da corrente elétrica  5.3.3. Indução eletromagnética  5.3.4. Leis de Faraday da indução eletromagnética  5.3.5. Transformadores e Aplicações  5.3.6. Corrente AC e DC
  6. Física Moderna  6.1. Física nuclear  6.1.1. Estrutura do átomo  6.1.2. Modelo atômico de Bohr  6.1.3. Níveis de Energia dos Elétrons  6.1.4. Raios-X e aplicações  6.2. Radioatividade  6.2.1. Tipos de radiação  6.2.2. Meia-vida e decaimento radioativo  6.2.3. Reações nucleares e aplicações  6.2.4. Fissão e Fusão  6.3. Física quântica  6.3.1. Dualidade onda-partícula  6.3.2. Efeito Fotoelétrico  6.3.3. Quantização de energia  6.3.4. Princípio da incerteza de Heisenberg
  7. Eletrônica e Comunicação  7.1. Semicondutores  7.1.1. Condutores, Isolantes e Semicondutores  7.1.2. Diodos e suas aplicações  7.1.3. Transistores e Portas Lógicas  7.1.4. LEDs e fotodiodos  7.2. Sistemas de Comunicação  7.2.1. Noções básicas de comunicação  7.2.2. Analog and digital signals  7.2.3. Comunicação sem fio e por fibra óptica  7.2.4. Ondas de Rádio e Modulação

Grade 10 → Física térmica → Propriedades térmicas da matéria ↓


Ponto de Ebulição e Fusão


Na física térmica, compreender os conceitos de ponto de ebulição e ponto de fusão é fundamental para entender como as substâncias transitam entre diferentes estados da matéria. Ao explorar esses conceitos, mergulhamos nas propriedades térmicas da matéria, que são importantes para uma variedade de aplicações na vida cotidiana, ciência e indústria.

Introdução às propriedades térmicas

A matéria existe em diferentes estados – sólido, líquido e gasoso. Esses estados são determinados pelas condições de temperatura e pressão. As propriedades térmicas da matéria são as principais características que determinam como uma substância reage a mudanças de calor. Os dois conceitos importantes em que nos concentramos aqui são: ponto de ebulição e ponto de fusão de substâncias.

Entendendo os estados da matéria

Vamos começar discutindo brevemente os três estados da matéria:

  • Sólido: As moléculas estão firmemente compactadas em uma disposição definida, o que dá ao sólido uma forma e volume definidos.
  • Líquidos: As moléculas estão próximas umas das outras, mas podem se mover livremente, permitindo que os líquidos tomem a forma do recipiente, e seu volume permaneça constante.
  • Gasoso: Moléculas estão distantes umas das outras e se movem livremente, permitindo que os gases preencham qualquer forma ou volume.

Ponto de fusão

O ponto de fusão é a temperatura na qual um sólido se torna líquido. No ponto de fusão, as fases sólida e líquida de uma substância coexistem em equilíbrio. A fusão é uma importante mudança física que ocorre quando calor suficiente é aplicado para superar as forças que mantêm as partículas na estrutura sólida.

Processo de fusão

À medida que aumentamos a temperatura de uma substância sólida, suas partículas vibram com mais energia. Quando a temperatura atinge o ponto de fusão, essas vibrações são tão energéticas que quebram as posições fixas das partículas na estrutura sólida, fazendo com que se torne líquido. A temperatura na qual isso acontece é o ponto de fusão específico da substância. Por exemplo:

Água (H2O): Ponto de Fusão = 0°C ou 32°F

Substâncias comuns e seus pontos de fusão:

SubstânciaPonto de fusão (°C)
Gelo (água)0
Ferro1538
Ouro1064
Cobre1085

Fatores que afetam o ponto de fusão

O ponto de fusão não é um número fixo e pode ser afetado por uma variedade de fatores:

  1. Impurezas: Adicionar impurezas a uma substância pode baixar seu ponto de fusão. Isso é chamado de depressão do ponto de fusão. Por exemplo, adicionar sal à neve abaixa o ponto de fusão da neve, por isso é usado para derreter gelo nas estradas.
  2. Pressão: Para a maioria das substâncias, aumentar a pressão tem pouco efeito no ponto de fusão. No entanto, em alguns casos, como no gelo, aumentar a pressão pode baixar o ponto de fusão. 
    Relação de Clausius-Clapeyron: dp/dT = L / (T(Vm,l - Vm,s))
    Onde:
    • dp/dT é a mudança de pressão com temperatura
    • L é o calor latente
    • T é a temperatura
    • VM,l e VM,s são os volumes molares de líquido e sólido, respectivamente

Ponto de ebulição

O ponto de ebulição é a temperatura na qual um líquido se transforma em gás. Nesse ponto, a pressão de vapor do líquido é igual à pressão atmosférica ao seu redor, fazendo com que o líquido forme bolhas de vapor e se converta na fase gasosa.

Processo de ebulição

Quando o calor é aplicado a um líquido, suas partículas ganham energia e se movem mais rapidamente. Quando as partículas têm energia suficiente para superar a pressão atmosférica e formar bolhas, o líquido atinge seu ponto de ebulição. Por exemplo:

Água (H2O): Ponto de Ebulição = 100°C ou 212°F a 1 pressão atmosférica

Substâncias comuns e seus pontos de ebulição:

SubstânciaPonto de ebulição (°C)
Água100
Ferro2862
Ouro2856
Cobre2562

Fatores que afetam o ponto de ebulição

Vários fatores podem afetar o ponto de ebulição de um líquido:

  1. Pressão: O ponto de ebulição de um líquido diminui quando a pressão externa é baixa. É por isso que a água ferve a uma temperatura mais baixa em altitudes mais elevadas devido à menor pressão atmosférica.
  2. Impurezas: A presença de impurezas, como sal, pode aumentar o ponto de ebulição de um líquido. Isso é conhecido como elevação do ponto de ebulição. 
    Fórmula de elevação do ponto de ebulição: ΔTb = iKbm
    Onde:
    • ΔTb é a elevação do ponto de ebulição
    • i é o fator de van 't Hoff
    • Kb é a constante ebuliométrica
    • m é a molalidade da solução

Comparação entre ponto de ebulição e ponto de fusão

Tanto o ponto de ebulição quanto o ponto de fusão são propriedades intrínsecas das substâncias que representam transições entre estados da matéria.

  • O ponto de fusão indica a mudança de sólido para líquido.
  • O ponto de ebulição indica a transição de líquido para gás.

Ambos os pontos são afetados por mudanças na pressão e pela presença de impurezas. No entanto, é importante notar que o papel da pressão é mais pronunciado nos pontos de ebulição do que nos pontos de fusão.

Diagrama de fases

Para entender melhor as transições entre diferentes estados da matéria, os diagramas de fases são ferramentas inestimáveis. Esses diagramas mostram situações em que diferentes fases existem e coexistem em equilíbrio.

Considere um diagrama de fases simples para a água:

Temperatura Pressão Sólido Líquido Gasoso Ponto Triplo

Exemplo prático

Vamos considerar alguns exemplos reais para entender a aplicação do ponto de ebulição e ponto de fusão:

Cena na cozinha

Quando você está cozinhando macarrão, é necessário ferver a água para que o macarrão cozinhe adequadamente. Ao nível do mar, a água ferve a 100°C (212°F). No entanto, se você estiver cozinhando macarrão em uma cidade de alta altitude como Denver, o ponto de ebulição será mais baixo devido à menor pressão atmosférica.

Aplicações industriais

Na indústria, o controle dos pontos de ebulição e fusão é muito importante. Por exemplo, o petróleo bruto precisa ser fervido a diferentes temperaturas para separar seus componentes a fim de refiná-lo.

Metalurgia

Na produção de metais, é importante conhecer o ponto de fusão dos vários componentes. Na fabricação de aço, o ferro (ponto de fusão 1538°C) é derretido e misturado com outros elementos para produzir várias qualidades de aço.

Conclusão

Compreender o ponto de ebulição e o ponto de fusão de substâncias é essencial, pois afeta uma variedade de áreas, desde cozinhar na vida cotidiana até pesquisa científica de alto nível e processos industriais. Ao estudar essas propriedades térmicas, podemos entender melhor os princípios subjacentes que governam as mudanças de estado da matéria. Esses princípios ressaltam a importância da física térmica na explicação dos fenômenos naturais e no desenvolvimento de soluções tecnológicas.


Grade 10 → 3.3.3


U
username
0%
concluído em Grade 10

← Anterior (3.3.2)
Calor latente e mudança de fase
Próximo (3.3.4) →
Motores térmicos e refrigeração

Comentários 



Ponto de Ebulição e Fusão

https://www.physicsflow.com/g10/3.3.3?pfal=pt