Estados Condensados:

Lquidos e slidos

Viviana Oliveira Mateus.

Grande intensidade das foras de interao de Wan der

Waals, que dependem da proximidade entre as

molculas;

Energia cintica e potencial, desenvolvida para os

lquidos atravs do movimento no meio e das vibraes

das molculas, e para os slidos apenas pelas vibraes;

A viscosidade, resistncia ao movimento quando

aplicando-se uma tenso, para os lquidos muito maior

que para os gases;

A tenso superficial, que mede a fora nescessria para

que as molculas do interior do lquido atinja a superfcie,

grande para os lquidos;

CARACTERSTICAS DOS LQUIDOS E SLIDOS

Densidade muito maior que os gases;

Volume molar de 500 1000 vezes menor que a

dos gases;

Distncia entre as molculas 10 vezes menor que

a dos gases;

Foras de interao de Wan der Waals atuam de

forma mais efetiva;

Dificuldade de determinao de uma equao de

estado;

CARACTERSTICAS DOS LQUIDOS E SLIDOS

2V

a

bV

RTp

Diniz Silva 4

CONSEQUNCIAS PARA EQ. DE WAN DER WAALS

liqGs VV

Grande interao

intermolecular

bV

Efeito do tamanho

das molculas

Diagrama Volume x Temperatura para a gua:

Diniz Silva 5

LEI DE GAY-LUSSAC

Para p = cte e m = cte, temos a variao do

volume em funo da temperatura como uma

funo linear:

a = coeficiente linear

b = coeficiente angular

bTaV

mpT

V

V

,

0

Diniz Silva 6

LEI DE GAY-LUSSAC

Aumento relativo do volume por grau de

temperatura:

Para Gases:

Para slidos e lquidos:

T

V

V

1

T

1

Diniz Silva

COEFICIENTE DE DILAO TRMICA R

ela

es m

ate

m

tica

s

Ex: Duas barra de ferro de volume 5 e 10 cm3

respectivamente so submetidas a mesma variao de

temperatura de 10C. Como so constitudas da

mesma substncia, observou-se que ambas variam 1%

do seu volume. Qual os coeficientes de dilatao

trmica das barras?

001,010

10,0

10

1

001,010

05,0

5

1

11

b

a

T

V

VT

V

V

Diniz Silva 8

COEFICIENTE DE DILAO TRMICA E

xe

rcc

io

Equao de variao de volume com a temperatura:

Onde:

T = temperatura final;

T0 = temperatura inicial;

V0 = Volume do lquido ou slido a T0.

Se T0 = 273,15K = 0C:

Para grandes intervalos de temperatura no constante:

00

1 TTVV

TVV 10

Diniz Silva 9

COEFICIENTE DE DILAO TRMICA

...)1(2

0 bTaTVV

Eq de variao de volume com a presso:

Onde:

P = presso final;

k = coeficiente de compressibilidade;

V0 = Volume uma determinada T e a presso de 1 atm.

Se T = 273,15K = 0C e p = 1 atm, ento temos para V0:

V00 = Volume padro 0C e 1 atm.

)]1(1[0

pVV

11000

pVV

Diniz Silva 10

RELAO ENTRE VOLUME E PRESSO

Diminuio relativa de volume por unidade de aumento da

presso:

Para Gases:

Para slidos e lquidos:

P

1

tp

V

V

1

Diniz Silva 11

COEFICIENTE DE COMPRESSIBILIDADE

00

1 TTVV

11000

pVV

2

1

EQ DE ESTADO PARA SLIDOS E LQUIDOS

1110

0

0 pTTVV

Substituindo (2) em (1) temos:

Questo

A 20C, um recipiente rgido e selado (volume no

varia) completamente cheio com lcool etlico. Se

a temperatura final for de 80C, qual a presso que se

desenvolver no recipiente? k= 110x10-6 atm-1, = 11,2 x10-4K-1

Diniz Silva 14

MUDANAS DE ESTADO FSICO

Mudana de fase

Slido Lquido Gasoso

Transformaes fsicas:

Neste processos, a quantidade de calor envolvido proporcional

quantidade de matria.

Ex: H20(g) H20(l)

H = Hf (reagente) Hi (produtos)

-1

4 2 2 2 ,

-11

2 2 2 ,2

2 2 ,

C H (g) + 2O (g) C O (g) + 2H O (l) 890.35kJ m ol (a)

H (g) + O (g) H O (l) 285.84kJ m ol (b)

C (graphite) + O (g) C O (g) 393.5

r m a

r m b

r m c

H

H

H

-1

1kJ m ol (c)

Exemplo:

-1

( 890.35) 2 ( 285.84) ( 393.51)

74.84kJ m ol

r mH

Sistemas que variam com a temperatura

Qual a relao entre H e U?

oVaporizaFusoaoSub

aossubaoSub

LiquefaooVaporiza

ocondensaFuso

QQQ

QQ

QQ

QQ

lim

limRelim

Arranjo ordenado

Cristalino

Separao das

molculas

Arranjo cristalino

+

Separao das

molculas

Temperatura constante (reagentes, produtos):

Mudana de fase

Neste processos, a quantidade de calor envolvido proporcional

quantidade de matria.

q = m . fusH Frmula:

Mudanas de volume quando passa do slido para o lquido

Ex: H2O(l) (100C) H20(g) (100C)

q = m . vapH

H U

Calor de

vaporizao

Presso desenvolvida pelo equilbrio lquido-vapor de uma

substncia;

Quanto maior a fora de ligao intermolecular, menor a

presso de vapor.

Relao entre Presso de Vapor e Qvap;

RT

Q vap

epp

Distribuio

de Boltzmam

Mudana de estado fsico

Presso de vapor

Quanto mais se aumenta a temperatura, maior ser a taxa de ebulio da

gua, mas, enquanto a presso exercida pelo vapor for menor do que a

presso exercida pela atmosfera, a quantidade de molculas que se

condensa aumenta a medida que compensa a quantidade de molculas

que vaporiza, restabelecendo assim o equilbrio dinmico. Quando a

temperatura atinge 100 graus Celsius (temperatura de ebulio da gua

no nvel do mar), a taxa de vaporizao vence a taxa de condensao:

ocorre assim a mudana de fase da gua.

RT

Q

vap

vap

ep

atmp

ovaporizacalorQ

1

1

.

p uma constante caracterstica de cada

sistema (experimental);

Para determinao de p ,deve-se medir o

calor fornecido para vaporizar a substncia

na condio padro de operao

(normalmente p = 1atm e T = Teb;

Presso de vapor

Calor de vaporizao

bxay

RT

Qpp

vap

lnln

Uma tcnica utilizada para determinao do

calor de vaporizao e o levantamento dos dados

de equilbrio de presso e temperatura para uma

determinada substncia ou mistura;

Representao de vg e vf no diagrama

de Andrews

Pontos Crticos

E suas implicaes