Descreva os processos de fusão do gelo e solidificação da água líquida utilizando o conceito de potencial químico. Aborde os processos numa temperatura de
e imediatamente acima e abaixo desta.
Passo 1
Beleza, o que a gente precisa fazer aqui é descrever como o gelo derrete e como a água líquida congela usando o conceito de potencial químico. Vamos focar na temperatura de
e também ver o que acontece logo acima e logo abaixo dessa temperatura. Para isso, vamos precisar entender um pouco sobre potencial químico e como ele influencia as mudanças de fase entre sólido e líquido.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre o que é potencial químico. De maneira simples, o potencial químico é uma medida de quanta energia uma molécula tem para se mover ou reagir. Em termos de fases da água, ele nos ajuda a entender por que a água está no estado sólido (gelo) ou líquido dependendo da temperatura.
Passo 3
A
é a temperatura em que a água pura está no ponto de equilíbrio entre as fases sólida e líquida. Isso significa que, nesse exato ponto, o potencial químico do gelo é igual ao potencial químico da água líquida. Não há tendência para a água derreter ou o gelo congelar, porque os dois estão equilibrados.
Passo 4
Agora, vamos ver o que acontece logo acima de
, digamos a
. A temperatura mais alta faz com que o potencial químico da água líquida diminua em relação ao do gelo. Ou seja, o potencial químico da água se torna menor que o do gelo. Isso faz com que o gelo comece a derreter, porque as moléculas na água líquida têm mais energia e tendem a se espalhar, mudando o gelo para líquido.
Passo 5
Por outro lado, se a gente olhar para uma temperatura logo abaixo de
, como
, a situação se inverte. Agora, o potencial químico do gelo é menor que o da água líquida. Isso significa que o gelo está estável e tende a permanecer sólido, enquanto a água líquida tende a congelar, já que o gelo está mais favorecido energeticamente nessa temperatura.
Resposta
Em
, o potencial químico do gelo e da água líquida são iguais, indicando equilíbrio entre as fases. Acima de
, o potencial químico da água diminui, fazendo o gelo derreter e a água permanecer líquida. Abaixo de
, o potencial químico do gelo se torna menor, favorecendo a solidificação da água líquida e mantendo o gelo estável.