Ao observamos as substâncias (ou matéria) ao nosso redor percebemos que muitas delas aparecem na natureza em diferentes formas. E essas diferentes maneiras que elas aparecem são importantes para a existência de vida no nosso planeta e para a dinâmica do nosso planeta e do Universo. Assim, entender como essas características ocorrem e ser capaz de representar matematicamente se torna muito importante para entendermos o que se passa ao nosso redor e em todo o Universo, e é isso que esperamos fazer aqui.
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Estados Físicos ou Estados da Matéria
Os estados físicos são a forma como a matéria se apresenta na natureza. Normalmente são considerados cinco estados da matéria: sólido, líquido, gasoso, plasma e condensado de Bose-Einstein. Vejamos um pouco de cada um deles:
- Sólidos: microscopicamente os átomos apresentam posição relativamente fixa (velocidade baixa ou nula das partículas), o que resulta em forma e volume definidos macroscopicamente.
- Líquido: microscopicamente os átomos têm certa liberdade de movimentação, o que permite que macroscopicamente ele tenha volume definido, mas forma variável.
- Gasoso: aqui a matéria tem alta movimentação (microscopicamente), porém, porém não apresentam forma ou volume definidos.
- Plasma: ocorre quando a temperatura de um gás é tão alta que supera a energia de ligação entre os átomos da matéria.
- Condensado de Bose-Einstein: ocorre quando um gás, com baixa densidade, é resfriado até quase o zero absoluto.
Tanto o plasma quanto o condensado de Bose-Einstein, não são vistos macroscopicamente na natureza, por isso vamos focar na outros estados da matéria.
Transformações de Estados Físicos
Os estados da matéria constantemente sofrem transformações (também chamadas de transição de fase ou de mudança do estado físico) ocorridas devido a alteração de pressão, temperatura ou os dois. São elas:
- Fusão: transformação do sólido para o líquido.
- Solidificação: transformação do líquido para o sólido.
- Vaporização: transformação do líquido para o gasoso.
- Condensação ou liquefação: transformação do gasoso para o líquido.
- Sublimação: transformação do sólido para o gasoso.
- Ressublimação: transformação do gasoso para o sólido.
Diagrama de Fases
O diagrama de fases é um gráfico que representa as transformações entre os estados da matéria. Ele nos permite visualizar como a temperatura e a pressão estão relacionadas (diretamente) com as mudanças dos estados físicos. Vejamos um exemplo de diagramas de fases e como interpretá-lo:
- Região Líquido: mostra quais condições de temperatura e pressão para que o estado líquido seja o mais estável e, consequentemente, predominante.
- Região Vapor: mostra quais condições de temperatura e pressão para que o estado gasoso seja o mais estável (predominante).
- Região Sólido: mostra quais condições de temperatura e pressão para que o estado sólido seja o predominante, mais estável.
- Curva de fusão / solidificação. Aqui é a região entre os estados sólido e líquido, ou seja, sobre ela teremos a substância nesses dois estados.
- Curva de sublimação / ressublimação: região entre os estados sólido e gasoso. Sobre essa curva teremos a substância nos estados sólido e gasoso.
- Curva de vaporização / condensação: linha entre os estado líquido e gasoso. Sobre ela teremos a substância nos estados líquido e gasoso.
- Ponto triplo. Nele teremos as condições necessárias de temperatura e pressão para que os estados líquido, sólido e gasoso existam ao mesmo tempo.
- Ponto crítico, e é nele onde limitamos o estado gasoso, ou seja, a partir dele as substâncias se transformam em gás.
Referências:
BAGNATO, Vanderlei; MUNIZ, Sérgio. Estados da Matéria e Transição de Fase. Estrutura da Matéria, curso de Licenciatura em Ciências, USP/UNIVESP. Capítulo 8. Disponível em: <https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/1919247/mod_resource/content/5/T3_Capitulo8_v1.2.pdf>. Acessado em: 15/12/2021. Publicado em 2012.