Ponto de fusão e pressão: 5 fatos que você deve saber

Há tantas perguntas como como a pressão está relacionada ao ponto de fusão? Por que isso afeta o ponto de fusão? Nós vamos responder a tudo isso.

A temperatura específica na qual um sólido se transforma em líquido é conhecida como seu ponto de fusão. Como uma substância tem mais densidade no estado sólido em comparação com a densidade no estado líquido, na maioria dos casos observa-se que o ponto de fusão aumenta quando a temperatura aumenta.

Mas a água mostra uma exceção a isso. No caso de água quando a pressão aumenta a ponto de fusão do gelo diminui. O calor deve ser fornecido a um sólido para liquefazê-lo. Este calor é referido como o calor de fusão. O ponto de fusão de um sólido mostra que a variação da energia livre de Gibbs é zero.

Mas os valores de variação de entalpia(∆H) e variação de entropia(∆S) estão aumentando(∆G=0,∆H>0,∆S>0). A condição para um sólido se fundir é que sua energia livre de gibbs na fase sólida deve ser maior do que a energia livre de gibbs na fase líquida. Termodinamicamente,

∆S= ∆H/T onde T significa a temperatura do ponto de fusão

Ponto de fusão e relação de pressão

Existe uma relação comum entre o ponto de fusão e a pressão, ou seja, o ponto de fusão é diretamente proporcional à pressão no caso da maioria dos materiais. Uma razão muito comum por trás disso é que quando a pressão é aplicada a um material sólido, ele o torna mais denso e compacto por natureza.

Por isso, precisa de mais energia para ser derretido. Isso significa que a temperatura responsável pela fusão desse sólido também precisa ser aumentada. Isso significa que o ponto de fusão desse material também aumenta.

O ponto de fusão muda com a pressão e como?

Existe um princípio de LeChatelier que trata da pressão que é o estado físico externo da matéria. Afirma que quando um estado físico externo de uma matéria muda, ela tenderá a pôr fim ao equilíbrio do sistema.

Em seguida, o sistema tenta se acostumar com as mudanças ocorridas. Quando uma substância sólida é aquecida, suas moléculas se afastam umas das outras.

À medida que o espaço intermolecular entre as moléculas aumenta devido à diminuição da força de atração intermolecular, o sólido passa para o estado líquido. No caso do gelo, ele se derrete em água quando é aquecido.

Portanto, o princípio de LeChatelior pode nos ajudar a entender como o efeito da pressão sobre o gelo pode modificar o ponto de fusão. O equilíbrio será adquirido pelo sistema de água gelada no ponto mais baixo à medida que a pressão no gelo aumenta. Todos nós sabemos que o volume de gelo é menor que o volume de gelo. Assim, o gelo ocupa menos espaço do que a água.

Existe uma relação inversa entre a pressão e o ponto de fusão do gelo que é conhecida por todos. Então, quando a pressão aumenta no gelo, seu volume diminui mais. Assim, o ponto de fusão do gelo também diminui. Isso significa que, no caso de um sistema de água gelada, o ponto de fusão é inversamente proporcional à pressão.

Por que a pressão afeta o ponto de fusão?

Com a ajuda de um diagrama de fases, podemos descrever o motivo da pressão afetar o ponto de fusão de um sólido. Este diagrama nos ajudará a mostrar a dependência da transição da temperatura e da pressão.

No diagrama a fase gasosa permanece na porção inferior onde a pressão permanece baixa. A fase sólida permanece na parte esquerda do diagrama onde a temperatura é baixa e o líquido permanece entre a fase sólida e gasosa.

Ponto Triplo refere-se a um ponto no qual as fases sólida, líquida e gasosa permanecem em equilíbrio. A fase líquida permanece estável neste ponto. O ponto de fusão da maioria dos sólidos é indicado pela linha verde sólida no diagrama.

A dependência do ponto de fusão da pressão é muito menor do que a dependência do ponto de ebulição da pressão. Isso acontece porque a mudança de volume na transição de sólido para líquido é muito insignificante.

Quando a pressão aumenta, o ponto de fusão também aumenta, pois a maioria dos líquidos tem menos densidade do que os sólidos.

A linha verde pontilhada acima diagrama de fases indica o ponto de fusão de água. O caso da água é uma exceção, pois a água é mais densa que o gelo. O aumento na pressão resulta em um decréscimo no ponto de fusão do gelo.

Pressão de vapor e relação do ponto de fusão

O ponto de fusão de um sólido e sua pressão de vapor mantém uma relação positiva entre eles. Isso significa que quando a pressão de vapor aumenta, o ponto de fusão de um sólido também aumenta.

Relação entre pressão atmosférica e ponto de fusão

A relação entre a pressão atmosférica e o ponto de fusão é positiva. Isso significa que o incremento de pressão em um sólido traz um incremento no ponto de fusão desse sólido. Todos sabemos que quando um sólido se transforma em líquido adquire mais volume.

No estado líquido, a força de atração intermolecular entre as moléculas diminui, portanto, o espaço intermolecular entre as moléculas aumenta. Isso, por sua vez, aumenta o volume.

Portanto, se a pressão é aplicada a um sólido, torna-se mais difícil para ele mudar para o estado líquido, pois a pressão torna a estrutura do sólido mais compacta e mais densa. Por isso, torna-se difícil superar a força de atração intermolecular e se liquefazer.

Essa é a razão pela qual o ponto de fusão aumenta quando a pressão é aumentada.

Relação entre pressão e ponto de fusão do gelo

O sistema de água gelada mostra uma exceção à relação pressão e ponto de fusão. No caso deste sistema, a inclinação entre o ponto de fusão e a pressão é negativa, pois o ponto de fusão do gelo diminui quando a pressão é aplicada a ele.

Conclusão

Neste artigo o comum relação entre ponto de fusão e pressão e sua exceção foram descritos em palavras simples e compreensíveis.

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