Mudanças de Fase

As transições de fase desempenham um papel teórico e prático importante no estudo do fluxo de calor. Na fusão, um sólido se transforma em um líquido; o processo oposto é a solidificação. Na evaporação, um líquido se transforma em um gás; o processo oposto é a condensação.

Uma substância derrete ou solidifica a uma temperatura chamada de ponto de fusão e entra em ebulição ou se condensa a seu ponto de ebulição. Essas temperaturas dependem da pressão. Alta pressão favorece a forma mais densa da substância, portanto, alta pressão eleva o ponto de fusão e o ponto de ebulição, e baixa pressão os diminui.

Por exemplo, o ponto de ebulição da água é de 100 °C a 1,00 atm. Em pressões mais altas, o ponto de ebulição é maior, e em pressões mais baixas, é menor. A principal exceção é a fusão e a solidificação da água.

A energia envolvida em uma mudança de fase depende do número de ligações, ou pares de forças, e sua intensidade. O número de ligações é proporcional ao número de moléculas e, assim, à massa da amostra. A energia por unidade de massa necessária para mudar uma substância da fase sólida para a fase líquida, ou liberada quando a substância muda de líquida para sólida, é conhecida como calor de fusão. A energia por unidade de massa necessária para mudar uma substância da fase líquida para a fase de vapor é conhecida como calor de vaporização. Além disso, o calor latente de fusão e o calor latente de vaporização são constantes materiais que podem ser determinadas experimentalmente. Essas constantes são "latentes", ou ocultas, porque, em mudanças de fase, a energia entra ou sai de um sistema sem causar uma mudança de temperatura no sistema; assim, na prática, a energia está oculta.