(a) Faça o esboço do diagrama de fase do dióxido de carbono (CO2), sabendo-se que o ponto triplo é - 56,4 ^circ C e 5,11 atm; o ponto de sublimação normal é -78,5^circ C e 1,0 atm e o ponto crítico é 31,1^circ C e 73,0 atm. Quais mudanças de fase ocorrem quando o CO2 é aquecido de -80^circ C para -20^circ C ?

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão pede para fazermos o esboço do diagrama de fase do dióxido de carbono ( CO2) e identificar as mudanças de fase que ocorrem ao aquecer o de CO2 para -80^circ C. Para isso, vamos precisar entender alguns conceitos de diagramas de fase, pontos críticos, ponto triplo e ponto de sublimação.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar o que é um diagrama de fase. É um gráfico que mostra as diferentes fases de uma substância (sólido, líquido e gasoso) em função da temperatura e da pressão. No caso do CO2, vamos plotar as informações fornecidas: ponto triplo, ponto de sublimação normal e ponto crítico.

Passo 3

O ponto triplo é a condição de temperatura e pressão onde as três fases (sólido, líquido e gasoso) coexistem em equilíbrio. Para o CO2, esse ponto está a -56,4^circ C e 5,11 atm.

Passo 4

O ponto de sublimação normal é a condição de temperatura e pressão onde a substância passa diretamente da fase sólida para a gasosa (sublimação) ou vice-versa, sem passar pela fase líquida. Para o CO2, ocorre a -78,5^circ C e 1,0 atm.

Passo 5

O ponto crítico é a temperatura e pressão acima das quais não há distinção entre as fases líquida e gasosa; a substância existe como um fluido supercrítico. Para o CO2, o ponto crítico está a 31,1^circ C e 73,0 atm.

Passo 6

Com esses pontos, vamos esboçar o diagrama de fase:
  • No eixo horizontal, colocamos a temperatura.
  • No eixo vertical, a pressão.
  • Plotamos os três pontos mencionados.
  • Ligamos esses pontos formando as curvas de equilíbrio entre as fases: sólido-líquido, sólido-gasoso e líquido-gasoso.

Passo 7

Agora, vamos analisar as mudanças de fase ao aquecer o de CO2 para -80^circ C. Vamos assumir que a pressão está constante em 1,0 atm (pressão atmosférica normal).

Passo 8

A -80^circ C, que está abaixo do ponto de sublimação normal ( -78,5^circ C), o CO2 está na fase sólida.

Passo 9

Ao aquecer para -78,5^circ C, o CO2 passa da fase sólida para a fase gasosa através da sublimação, já que não temos a fase líquida nessa pressão.

Passo 10

Continuando o aquecimento até -56,4^circ C (ponto triplo), permanecendo na fase gasosa, já que a pressão está abaixo da necessária para a existência da fase líquida.

Passo 11

Finalmente, ao chegar a -20^circ C, que está acima do ponto triplo e abaixo do ponto crítico, o CO2 permanece na fase gasosa.

Resposta

Ao aquecer o de CO2 para -80^circ C, sob pressão constante de 1,0 atm, o dióxido de carbono passa da fase sólida para a fase gasosa através da sublimação.

Exercícios relacionados