O que são curvas de aquecimento e resfriamento
O que acontece quando você deixa um copo de gelo sobre o balcão por vários minutos? É claro que derrete! O aumento da temperatura faz com que a água mude de sólida para líquida. O que acontece quando você coloca aquele copo d'água em uma panela no fogão e o deixa cozinhar por vários minutos? Ferve! Mais uma vez, o aumento da temperatura faz com que a água mude de fase, desta vez do estado líquido para o estado gasoso.
No mundo da ciência, usamos curvas de aquecimento e resfriamento para modelar essas mudanças físicas. Uma curva de aquecimento ou resfriamento é um gráfico de linha simples que mostra as mudanças de fase que uma determinada substância sofre com o aumento ou diminuição da temperatura.
Interpretando a Curva: Aquecimento
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Em uma curva de aquecimento e resfriamento, como a genérica mostrada acima, a temperatura é medida no eixo y vertical e a quantidade de calor adicionada ao longo do tempo é medida no eixo x horizontal. Para a curva de aquecimento e resfriamento de qualquer substância, a fase sólida dessa substância será representada no canto esquerdo inferior do gráfico, onde a temperatura está no seu nível mais baixo e a quantidade de calor adicionada também é relativamente pequena.
Fase Sólida : Se começarmos na fase sólida e seguirmos o gráfico da esquerda para a direita ao longo do eixo x (na direção das setas vermelhas), notamos que quanto mais calor é adicionado ao longo do tempo, a temperatura aumenta continuamente até que gráfico finalmente atinge seu primeiro platô. Na figura, esse aumento constante na temperatura é marcado pela área do gráfico com uma inclinação positiva e crescente marcada como 'sólido'. Aqui, embora o calor seja adicionado e a temperatura da substância suba, a substância permanece na fase sólida até que a temperatura fique quente o suficiente para começar a derreter o sólido.
Fusão : a temperatura na qual uma substância muda da fase sólida para a fase líquida é conhecida como ponto de fusão . Na figura acima, o ponto de fusão é observado no primeiro platô, ou linha plana, acima da fase sólida. Aqui, a substância existe como uma mistura das fases sólida e líquida, e a temperatura permanece inalterada (mesmo quando o calor está sendo adicionado) até que toda a substância tenha derretido.
Fase líquida : Quando toda a substância se derreteu, a única fase presente é a líquida, e a temperatura continuará a subir à medida que o calor é adicionado. Na figura acima, esse segundo aumento constante na temperatura é marcado pela área do gráfico com uma inclinação positiva e crescente chamada de 'líquido'. Aqui, embora o calor esteja sendo adicionado e a temperatura da substância aumentando, a substância permanece na fase líquida até que a temperatura fique quente o suficiente para começar a vaporizar o líquido.
Vaporização : A temperatura na qual uma substância muda da fase líquida para a fase gasosa é conhecida como ponto de ebulição . O ponto de ebulição é observado na linha de nível acima da fase líquida. Aqui, a substância existe como uma mistura das fases líquida e gasosa, e a temperatura permanece inalterada (mesmo quando o calor está sendo adicionado) até que toda a substância tenha evaporado.
Fase de gás : Quando toda a substância tiver evaporado, a única fase presente será o gás e a temperatura continuará a subir à medida que o calor é adicionado. Na figura acima, este terceiro aumento constante na temperatura é marcado pela área do gráfico com uma inclinação positiva e crescente marcada como 'gás'.
Interpretando a curva: resfriamento
Estudando a mesma curva da perspectiva do resfriamento, observaremos essas mesmas mudanças de fase, apenas na direção inversa.
Se começarmos na fase gasosa e seguirmos o gráfico da direita para a esquerda ao longo do eixo x (na direção das setas azuis), notamos que quanto mais calor é removido ao longo do tempo, a temperatura diminui continuamente até que o gráfico finalmente alcance seu primeiro platô.
Fase do gás : Na figura acima, essa queda constante na temperatura é marcada pela área inclinada do gráfico rotulada como 'gás'. Aqui, embora o calor esteja sendo removido e a temperatura da substância diminua, a substância permanece na fase gasosa até que a temperatura esfrie o suficiente para começar a condensar as moléculas do gás.
Condensação : A temperatura na qual uma substância muda de sua fase gasosa para a fase líquida é conhecida como ponto de condensação . Na figura, o ponto de condensação é observado no primeiro platô, ou linha plana, abaixo da fase gasosa. Aqui, a substância existe como uma mistura das fases gasosa e líquida, e a temperatura permanece inalterada (mesmo quando o calor está sendo removido) até que toda a substância se condense.
Fase líquida : Quando toda a substância se condensou, a única fase presente é a líquida, e a temperatura continuará a diminuir à medida que o calor é removido. Na figura, esta segunda queda constante na temperatura é marcada pela área inclinada do gráfico rotulada como 'líquido'. Aqui, embora o calor esteja sendo removido e a temperatura da substância esteja caindo, a substância permanece na fase líquida até que a temperatura esfrie o suficiente para começar a congelar o líquido.
Congelamento : A temperatura na qual uma substância muda da fase líquida para a fase sólida é conhecida como ponto de congelamento . Na figura, o ponto de congelamento é observado na linha de nível abaixo da fase líquida. Aqui, a substância existe como uma mistura das fases líquida e sólida, e a temperatura permanece inalterada (mesmo quando o calor está sendo removido) até que toda a substância tenha se solidificado.
Fase Sólida : Quando toda a substância se solidificou, a única fase presente é sólida e a temperatura continuará a cair novamente à medida que o calor é removido. Na figura, esta terceira diminuição constante na temperatura é marcada pela área inclinada do gráfico rotulada como 'sólida'.
Resumo da lição
Vamos revisar. Uma curva de aquecimento ou resfriamento é um gráfico de linha simples que mostra as mudanças de fase que uma determinada substância sofre com o aumento ou diminuição da temperatura. As áreas inclinadas do gráfico representam uma única fase (sólida, líquida ou gasosa), enquanto as áreas planas do gráfico representam uma mistura de fases à medida que a substância sofre alterações físicas ativamente.