a matéria pode existir em um de vários estados diferentes, incluindo um estado gasoso, líquido ou sólido. A quantidade de energia nas moléculas da matéria determina o estado da matéria.um gás é um estado de matéria no qual átomos ou moléculas têm energia suficiente para se moverem livremente. As moléculas entram em contacto umas com as outras apenas quando colidem aleatoriamente. um líquido é um estado de matéria no qual átomos ou moléculas estão constantemente em contato, mas têm energia suficiente para manter as posições em mudança em relação um ao outro. um sólido é um estado da matéria no qual átomos ou moléculas não têm energia suficiente para se mover. Eles estão constantemente em contato e em posições fixas em relação um ao outro.

as seguintes são as mudanças de Estado:

• Se o calor é adicionado a uma substância, tal como na fusão, a vaporização e a sublimação, o processo é endothermic. Neste caso, o calor está aumentando a velocidade das moléculas fazendo com que elas se movam mais rápido (exemplos: sólido para líquido; líquido para gás; sólido para gás).se o calor for removido de uma substância, tal como na congelação e condensação, o processo é exotérmico. Neste caso, o calor está diminuindo a velocidade das moléculas fazendo com que elas se movam mais lentamente (exemplos: líquido para sólido; gás para líquido). Estas alterações libertam calor para os arredores.
• a quantidade de calor necessária para mudar uma amostra de sólido para líquido seria a mesma para reverter de líquido para sólido. A única diferença é a direção da transferência de calor.

exercício \(\PageIndex{1}\)

rotular cada um dos seguintes processos como endotérmico ou exotérmico.

1. condensação de vapor de água
2. de fusão do ouro

Resposta

um. exotérmica

b. endotérmico

uma mudança de fase é um processo físico no qual uma substância vai de uma fase para outra. Normalmente, a mudança ocorre quando se adiciona ou remove calor a uma determinada temperatura, conhecida como ponto de fusão ou ponto de ebulição da substância. O ponto de fusão é a temperatura a que a substância vai de um sólido a um líquido (ou de um líquido a um sólido). O ponto de ebulição é a temperatura a que uma substância vai de um líquido para um gás (ou de um gás para um líquido). A natureza da mudança de fase depende da direção da transferência de calor. O calor que entra numa substância muda-a de um sólido para um líquido ou um líquido para um gás. A remoção do calor de uma substância muda um gás para um líquido ou um líquido para um sólido.vale a pena destacar dois pontos-chave. Primeiro, no ponto de fusão ou ponto de ebulição de uma substância, duas fases podem existir simultaneamente. Tome como exemplo a água (H2O). Na escala Celsius, H2O tem um ponto de fusão de 0°C e um ponto de ebulição de 100°C. A 0°C, ambas as fases sólida e líquida de H2O podem coexistir. No entanto, se o calor for adicionado, parte do H2o sólido irá derreter e se transformar em H2o líquido. Se o calor for removido, o oposto acontece: alguma da H2O líquida transforma-se em H2o sólido. pode ocorrer um processo semelhante a 100°C: a adição de calor aumenta a quantidade de H2O gasoso, enquanto a remoção de calor aumenta a quantidade de H2o líquido (figura \(\PageIndex{1}\)).

segundo, como mostrado na figura \(\PageIndex{1}\), a temperatura de uma substância não se altera à medida que a substância passa de uma fase para outra. Em outras palavras, as mudanças de fase são isotérmicas (isotérmico significa “temperatura constante”). Novamente, considere H2O como um exemplo. A Água Sólida (gelo) pode existir a 0°C. Se o calor é adicionado ao gelo a 0°C, algumas das fases de mudanças sólidas para fazer líquido, que também está a 0°C. Lembre-se, as fases sólida e líquida de H2O podem coexistir a 0°C. só depois de todo o sólido ter derretido em líquido é que a adição de calor muda a temperatura da substância.

para cada mudança de fase de uma substância, existe uma quantidade característica de calor necessária para realizar a mudança de fase por grama (ou por mol) de material. O calor de fusão (ΔHfus) é a quantidade de calor por grama (ou por mol) necessária para uma mudança de fase que ocorre no ponto de fusão. O calor de vaporização (ΔHvap) é a quantidade de calor por grama (ou por mol) necessária para uma mudança de fase que ocorre no ponto de ebulição. Se você souber o número total de gramas ou moles de material, você pode usar o ΔHfus ou o ΔHvap para determinar o total de calor transferido por fusão ou de solidificação usando estas expressões:

\

onde \(n\) é o número de moles e \(ΔH_{fus}\) é expresso em energia/mole ou

\

onde \(m\) é a massa em gramas e \(ΔH_{fus}\) é expresso em energia por grama.

para ebulição ou condensação, utilizar estas expressões:

\

onde \(n\) é o número de moles) e \(ΔH_{vap}\) é expresso em energia/mole ou

\

onde \(m\) é a massa em gramas e \(ΔH_{vap}\) é expresso em energia por grama.

lembre-se que uma mudança de fase depende da direção da transferência de calor. Se o calor se transfere, os sólidos tornam-se líquidos, e os líquidos tornam-se sólidos nos pontos de fusão e de ebulição, respectivamente. Se o calor se transfere, os líquidos solidificam-se e os gases condensam-se em líquidos. Nesses pontos, não há mudanças de temperatura refletidas nas equações acima.

able \(\PageIndex{1}\) lists the heats of fusion and vaporization for some common substances. Observe as unidades nessas quantidades; quando você usa esses valores na resolução de problemas, certifique-se de que as outras variáveis em seu cálculo são expressas em unidades consistentes com as unidades nos aquecimentos específicos ou nos aquecimentos de fusão e vaporização.