Transições de Fase

As substâncias existem tipicamente numa das três fases:sólido, líquido ou gasoso. A transição de uma fase para outra muda significativamente o quanto ordenadas e apertadas estão as moléculas. A transição de moléculas entre diferentes fases ocorre quando a sua energia interna lhes permite que estejam em qualquer um dos estados.

Isto depende de fatores como a força das forças intermoleculares no estado mais condensado e a pressão exercida sobre a substância. A temperatura é um reflexo da energia interna, portanto os pontos de transição entre fases são frequentemente descritos em termos de temperatura a uma certa pressão. Por exemplo, comparemos a água e a acetona.

Enquanto a água expõe fortes ligações de hidrogênio, as moléculas de acetona têm forças dipolo-dipolo fracas. Devido às forças de atração mais fortes, é necessário mais calor para transformar a água em vapor. Isto explica porque em qualquer pressão dada, o ponto de ebulição da acetona é mais baixo do que o da água.

As transições de fase acontecem molécula por molécula, para que as fases coexistam durante a transição. Até à transição do volume estar completa, a temperatura não muda mesmo que o calor esteja a fluir de ou para a substância. É feita uma observação semelhante quando o calor é fornecido à água.

A temperatura da água sobe até atingir o seu ponto de ebulição, onde nas duas fases líquido e gasoso coexistem. O aquecimento adicional não aumenta a temperatura da água líquida para além do seu ponto de ebulição;em vez disso, apenas leva a que ferva mais rápido. A alteração na energia necessária para que uma mol de uma substância se submeta completamente a esta transição sem alteração da temperatura é chamada de calor molar ou a entalpia molar dessa transição.

Se uma substância absorve calor ao passar por uma transição, a entalpia da transição é positiva, tornando-a num processo endotérmico. Transições em que a substância perde calor têm valores de entalpia negativos, tornando-as exotérmicos. Se uma substância for retida num ponto de transição num sistema fechado, os processos de transição opostos atingirão um estado de equilíbrio dinâmico.