Nessa tabela, estão listados valores de temperaturas…

(UFMG-adaptado) Observe a tabela:

Nessa tabela, estão listados valores de temperaturas em função do tempo, obtidos experimentalmente para o aquecimento de uma substância pura X. Inicialmente, X estava sólida.

a) Faça o gráfico de temperatura em função do tempo para o aquecimento de X.

b) Identifique, no gráfico, as regiões correspondentes:

• à mudança de estado sólido-líquido (sinalize como numeral I);
• ao aquecimento do líquido (sinalize com o numeral II).

c) Descreva como se alteraria o gráfico, caso a substância X fosse impura.

Resolução

a) Utilizaremos o sistema cartesiano para representar graficamente a variação da temperatura em relação ao tempo para a substância X. O sistema cartesiano é uma ferramenta que nos permite visualizar dados de maneira organizada por meio de um plano composto por dois eixos perpendiculares: o eixo x, conhecido como abscissa, e o eixo y, denominado ordenada.

Para criar o gráfico, iremos dispor os tempos ao longo do eixo x e os valores de temperatura ao longo do eixo y, marcando pontos de intersecção correspondentes aos pares de variáveis conforme indicados na tabela do enunciado.

Com esses pontos em mãos, conectaremos cada um deles por meio de uma linha, delineando assim o comportamento da temperatura da substância X ao longo do intervalo de tempo estipulado. A representação gráfica está disponível abaixo, apresentando a variação da temperatura da substância X ao longo do tempo.

b) Antes de analisarmos o gráfico, é fundamental relembrar que as substâncias puras sofrem mudanças de estado em temperatura constante. No gráfico que estamos utilizando, há uma única região onde a temperatura permanece constante a 80°C, compreendida entre os 6 e os 10 minutos. Consequentemente, identificamos que a temperatura de fusão da substância X é 80°C, representando o ponto de transição do estado sólido para o estado líquido.

A transição do estado sólido para o líquido, como em outras mudanças de estado, é uma transformação física. Em nível molecular, não há mudanças; ocorre apenas o rearranjo das moléculas da substância. No estado sólido, as moléculas estão dispostas de maneira mais organizada do que no estado líquido. Com a absorção de energia, as moléculas se tornam mais agitadas, desfazendo a organização observada no estado sólido.

Após a fusão completa do material, restará apenas líquido, o qual será aquecido até atingir o ponto de ebulição (temperatura de transição do estado líquido para o estado gasoso). Entretanto, de acordo com o gráfico, o intervalo de tempo estudado não foi suficiente para alcançar o ponto de ebulição, já que não observamos uma região de temperatura constante. Consequentemente, segundo o gráfico, o aquecimento do líquido começa no minuto 9, quando está a 80°C, e continua até o minuto 12, quando atinge 110°C.

Veja abaixo o gráfico com cada uma das duas regiões identificas.

É relevante destacar que no momento em que a substância começa a fundir, já se estabelece um equilíbrio líquido-sólido. Em outras palavras, no minuto 6, quando a substância começa a fundir, já teremos líquido presente, e este começará a ser aquecido, mesmo que a temperatura do sistema não se altere.

c) A representação gráfica da transformação de uma substância impura não pode ser prevista sem a realização de experimentos. No entanto, podemos afirmar com segurança, a menos que seja uma mistura eutética, que sua transição do estado sólido para o líquido não ocorreria a uma temperatura constante. Portanto, o gráfico não apresentaria uma região de temperatura estável, ao contrário do gráfico da substância pura X.

As misturas eutéticas se assemelham a substâncias puras durante o processo de fusão ou solidificação (transição líquido-sólido). Ou seja, passam por fusão e solidificação a temperaturas constantes.

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