Porque em líquidos puros, é necessário um grande superesfriamento para se iniciar a formação dos cristais durante a solidificação? Explique em termos da estabilidade dos embriões em função do seu tamanho.
Passo 1
Primeiro, vamos entender o que a questão está pedindo. Ela pergunta por que, em líquidos puros, é necessário um grande superaquecimento para começar a formar cristais durante a solidificação. Vamos abordar isso usando o conceito de estabilidade dos embriões (pequenos cristais) em função do seu tamanho. Para resolver, vamos precisar entender um pouco sobre nucleação e energia de superfície.
Passo 2
Quando um líquido puro começa a solidificar, ele precisa formar pequenos cristais chamados embriões. Para que esses embriões se desenvolvam e o sólido cresça, eles precisam superar uma barreira energética. Isso significa que o líquido precisa ser superresfriado — ou seja, resfriado abaixo da sua temperatura normal de congelamento — para fornecer a energia necessária para a formação desses embriões.
Passo 3
A estabilidade dos embriões depende do seu tamanho. Embriões muito pequenos tendem a se desfazer porque a energia de superfície (a energia na interface entre o embrião sólido e o líquido) é alta. Isso os torna instáveis. Por outro lado, embriões maiores possuem uma menor razão entre energia de superfície e volume, tornando-os mais estáveis e capazes de crescer.
Passo 4
Para que um embrião seja estável e possa crescer, ele precisa atingir um tamanho crítico. A formação de embriões desse tamanho requer uma quantidade significativa de superresfriamento, porque a energia necessária para criar uma interface sólida-líquida estável é alta. Portanto, só quando o líquido está suficientemente superresfriado é que embriões grandes o suficiente podem se formar e crescer, iniciando a solidificação.
Resposta
Em líquidos puros, é necessário um grande superresfriamento para iniciar a formação de cristais porque apenas embriões de tamanho suficiente para serem estáveis conseguem superar a barreira energética. O superresfriamento fornece a energia necessária para formar embriões grandes o bastante para crescerem, promovendo assim a solidificação.
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