O diagrama de fases é um gráfico que identifica as condições de uma matéria em relação à pressão e à temperatura, visto que uma substância pode atingir diferentes estados físicos.
Em outras palavras, esse esquema foi desenvolvido para acompanhar as variações e transformações físicas de uma determinada substância. Por isso, existem valores, regiões e pontos específicos para determinar o nível de cada etapa.
Dessa forma, vamos aprender um pouco mais sobre o diagrama de fases, sua definição, características e como identificar as orientações do gráfico. Ademais, essa é uma forma de entender as modificações da água, entre líquido, sólido e gasoso.
O que é diagrama de fases?
Antes de tudo, precisamos entender como funciona o diagrama de fases. De modo geral, o gráfico mostra os tipos de estado físico que uma substância pode atingir, o que leva essa mudança e quais suas condições específicas.
Dessa forma, se observarmos acima, a seta inferior indica a quantidade de temperatura e a lateral mostra os valores de pressão. Ao passo que, as três curvas coloridas no meio do gráfico estão conectadas, mas formam pontos triplos.
Além disso, a substância passa por estados físicos diferentes em cada fase do diagrama. Confira a seguir:
- Fusão: Troca do estado sólido para o estado líquido;
- Solidificação: é a mudança do estado líquido para o estado sólido.
- Vaporização: quando o estado líquido se torna gasoso.
- Condensação: o estado gasoso se transforma em estado líquido.
- Sublimação: quando há uma passagem do estado sólido para o estado gasoso.
- Ressublimação: é a troca do estado gasoso para o estado sólido.
A saber, as regiões 1, 2 e 3 indicam as condições específicas de cada estado físico. No caso da região 1, encontra-se a substância no estado sólido, em relação com a temperatura e pressão.
Já a região 2, encontra-se a substância no estado líquido, em relação com a temperatura e pressão. Por último, a região 3, encontra-se no estado gasoso, em relação com a temperatura e pressão.
Curvas do gráfico
Em suma, é possível observar que o diagrama de fases tem curvas coloridas, por isso, vamos explicar o que significa cada uma delas.
Primeiramente, a curva 1 (laranja) divide a região sólida e líquida, assim é chamada de curva de solidificação. Sendo que, a coexistência de dois estados físicos acontece nas três regiões, sempre com relação à temperatura e pressão.
Em seguida, a curva 2 (cinza) divide a região sólida e gasosa, chamada de condensação. Esta elevação mostra a coexistência de dois estados físicos, como dito anteriormente, também referentes à temperatura e pressão específicas de uma transformação.
Por último, a curva 3 (azul) divide a região sólida e gasosa, assim ela é chamada de Ressublimação. Ademais, a coexistência segue a mesma regra das anteriores.
Ponto triplo: são as três curvas do gráfico, onde elas se encontram em determinado ponto. Assim, temos o valor da temperatura e pressão específicas e o estado físico de uma substância: sólido, líquido e gasoso.
Diagrama de fases da água
Utilizando a água como substância no diagrama de fases, ela pode chegar ao que chamamos de ponto crítico.
Em outras palavras, sua condição na divisória fica entre o líquido e gasoso. Isto porque a água atinge a temperatura crítica (tc) de 374 °C e uma pressão de 218 atm. Assim, ela se torna água gasosa.
Ao passo que, a água pode ser avaliada no diagrama de fases dentro do grau de liberdade. Isto quer dizer que o número de variáveis pode sofrer alterações, já o estado físico não. Se bem que, esta forma de avaliação depende da curva, região ou ponto triplo.
Nesse sentido, o físico norte-americano Josiah Willard Gibbs criou uma fórmula para identificar o grau de liberdade de uma substância no diagrama de fases. Assim, temos o L que representa o grau de liberdade, o C que é o número de combinações de componentes e o F que é o número de fases. Logo, forma-se: L = C + 2 – F.
Dessa forma, é necessário especificar o grau de liberdade junto a curva de solidificação. Isto é:
C = 1 (temperatura e pressão);
F= (Sólido e líquido).
Como resultado, temos:
L = 1 + 2 – 2
L = 1
Sobretudo, podemos chamar esse processo de univariante, já que somente uma variável pode ser escolhida. Assim, se desejar testar, escolha o ponto triplo ou qualquer região do diagrama de fases e determine o grau de liberdade.
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Fontes: Brasil Escola, Brasil Escola II, Manual da Química e Educa Mais Brasil
Imagens: Fundamentos da Física, Colégio Web, Pinterest e Física Comentada
