Mudanças de Estado Físico

Rafael C. Asth

Professor de Matemática e Física

As mudanças de estado físico dependem de alguns fatores relativos à temperatura, à pressão, e à quantidade de energia evolvida no processo.

Na natureza, encontram-se três estados físicos da matéria: sólido, líquido e gasoso. E as mudanças de estado físico representam os cinco processos de mudança de um estado para outro.

As mudanças são: condensação ou liquefação, solidificação, fusão, vaporização e sublimação. Cada tipo de mudança possui algumas especificidades e estão relacionadas às qualidades da matéria.

Condensação

A condensação representa a passagem do estado gasoso para o líquido.

Isso ocorre devido ao arrefecimento de um gás, que tende a condensar e passa a apresentar-se em estado líquido.

Solidificação

A solidificação é a passagem de estado líquido para o sólido.

Uma matéria em estado líquido, se resfriada tende a tornar-se sólida. No caso da água, a solidificação ocorre a 0 °C, à pressão de 1 atm (atmosfera).

Fusão

A fusão é a passagem do estado sólido para o líquido.

As moléculas de cada substância necessitam de uma certa dose de energia para se movimentarem. Quando há menos energia, tendem a movimentar-se menos e o material tende a estar sólido.

Ao receber energia de uma fonte de calor (aquecimento), passam a um maior nível de agitação e podendo mudar de estado.

Vaporização

A vaporização é a passagem do estado líquido para o gasoso. Isso pode ocorrer de duas maneiras:

• Ebulição: aquecimento rápido.
• Evaporação: aquecimento lento.

A partir de 1 °C até 100 °C, apresenta-se em estado líquido.

Sublimação

A sublimação é a passagem do estado sólido para o gasoso e do estado gasoso para o sólido (ressublimação).

Esse tipo de mudança ocorre dependendo de determinadas condições de pressão e temperatura. Cada elemento possui seu diagrama de fases, onde se encontram suas curvas de fusão, vaporização e sublimação.

Estados físicos da água

A água é facilmente encontrada em seus três estados físicos: sólido, líquido e gasoso.

Cada estado físico da água é possível conforme as variações de temperatura e pressão.

À pressão normal (1atm), a água entra em fusão a 0 °C e ebulição a 100 °C.

As moléculas de água a -1 °C encontram-se em estado sólido e a 0 °C ocorre a mudança (ponto de fusão) de gelo a 0 °C para água a 0 °C.

Quando atinge a temperatura de 100 °C, realiza uma nova mudança de estado (vaporização), passando do estado líquido para o gasoso.

Como pode ser observado em seu diagrama de fases.

Diagrama de fases

Um diagrama de fases é um gráfico de pressão x temperatura. Nele, as regiões representam as fases, ou estados da substância, ou elemento, conforme variam sua temperatura e pressão.

As linhas mostram os limites de passagem entre os estados físicos. Existem diagramas de fase para diversos materiais, substâncias e elementos.

Estado físico em função da temperatura e pressão

Percebemos no diagrama de fases que o estado físico depende não apenas da temperatura, mas também da pressão. Para uma mesma temperatura, variando a pressão, é possível mudar o estado do material.

Um exemplo é a panela de pressão doméstica, utilizada para cozinhar mais rápido. Como a pressão na panela é maior, a água em seu interior só se torna vapor em temperaturas mais altas que 100ºC, facilitando o cozimento.

Exercícios de mudança de estado físico

Exercício 1

(FAMERP 2016) Durante o ciclo hidrológico ocorrem diversas mudanças de estado físico da água. Um exemplo de mudança de estado denominada sublimação ocorre quando

a) vapor de água em elevadas altitudes transforma-se em neve.
b) gotículas de água transfomam-se em cristais de gelo no interior das nuvens.
c) gotículas de água presentes nas nuvens transfomam-se em gotas de chuva.
c) vapor de água em baixas altitudes transforma-se em neblina.
d) vapor de água em baixas altitudes transforma-se em orvalho.

Exercício 2

Considere uma certa quantidade de água, inicialmente no estado sólido. Aquecendo gradativamente de forma homogênea toda essa quantidade de água, ela passa para o estado líquido e, mantendo-se o mesmo regime de aquecimento, a mesma passa do estado líquido para o gasoso. Sobre as propriedades da água nos referidos estados físicos e sobre os processos de mudança de estado físico pode-se afirmar que:

a) o processo de mudança do estado sólido para o estado líquido chama-se fusão.
b) o processo de mudança do estado sólido para o estado líquido chama-se liquefação.
c) a densidade da água no estado sólido é maior que no estado líquido.
d) o processo de mudança do estado líquido para o estado gasoso chama-se condensação.
e) no processo de mudança no estado sólido para o estado líquido, a água perde calor.

Para saber mais sobre esse assunto, leia também:

• Estados Físicos da Água
• Estados Físicos da Matéria
• Transformações físicas e químicas
• Fenômenos físicos e químicos

Rafael C. Asth

Professor de Matemática licenciado, pós-graduado em Ensino da Matemática e da Física e Estatística. Atua como professor desde 2006 e cria conteúdos educacionais online desde 2021.