(a) Faça o esboço do diagrama de fase do dióxido de carbono
, sabendo-se que o ponto triplo é - 56,4
e 5,11 atm; o ponto de sublimação normal é
e 1,0 atm e o ponto crítico é
e 73,0 atm. Quais mudanças de fase ocorrem quando o
é aquecido de
para
?
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão pede para fazermos o esboço do diagrama de fase do dióxido de carbono (
) e identificar as mudanças de fase que ocorrem ao aquecer o de
para
. 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
, 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
, esse ponto está a
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
, ocorre a
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
, o ponto crítico está a
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
para
. Vamos assumir que a pressão está constante em 1,0 atm (pressão atmosférica normal).
Passo 8
A
, que está abaixo do ponto de sublimação normal (
), o
está na fase sólida.
Passo 9
Ao aquecer para
, o
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
(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
, que está acima do ponto triplo e abaixo do ponto crítico, o
permanece na fase gasosa.
Resposta
Ao aquecer o de
para
, sob pressão constante de 1,0 atm, o dióxido de carbono passa da fase sólida para a fase gasosa através da sublimação.