03 - O ponto de fusão e o ponto de ebulição do bromo são -7,2^{\circ} \mathrm{C} e 58,8^{\circ} \mathrm{C}, respectivamente. Determine a mudança de fase que ocorre a 1,00 \mathrm{~atm} quando a temperatura de uma amostra aumenta de -6,5^{\circ} \mathrm{C} para 65,0^{\circ} \mathrm{C}.
a) \mathrm{Br}_{2}(\mathrm{~s}) \rightarrow \mathrm{Br}_{2}(\mathrm{l})
b) \mathrm{Br}_{2}(\mathrm{~g}) \rightarrow \mathrm{Br}_{2}(\mathrm{l})
c) \mathrm{Br}_{2}(\mathrm{l}) \rightarrow \mathrm{Br}_{2}(\mathrm{~g})
d) \mathrm{Br}_{2}(\mathrm{~g}) \rightarrow \mathrm{Br}_{2}(\mathrm{~s})
e) Não há mudança de fase.

Passo 1

O enunciado dá os pontos de fusão e de ebulição do bromo à pressão de 1,00\\ \mathrm{atm} e pede qual mudança de fase ocorre quando a temperatura de uma amostra aumenta de -6,5^\circ\mathrm{C} para 65,0^\circ\mathrm{C}. Dados fornecidos:
\text{ponto de fusão} = -7,2^\circ\mathrm{C}ã
\text{ponto de ebulição} = 58,8^\circ\mathrm{C}çã
T_{\text{inicial}} = -6,5^\circ\mathrm{C},\qquad T_{\text{final}} = 65,0^\circ\mathrm{C}
Pergunta: qual é a mudança de fase (entre as alternativas fornecidas) quando a temperatura sobe de T_{\text{inicial}} para T_{\text{final}} a 1,00\\ \mathrm{atm}?

Passo 2

Conceitos importantes (mini-aula):
  • Ponto de fusão: é a temperatura em que sólido e líquido coexistem em equilíbrio, à pressão dada. Para temperaturas menores que o ponto de fusão, a substância está tipicamente no estado sólido; para temperaturas maiores, está no estado líquido (desde que ainda não tenha atingido o ponto de ebulição).
  • Ponto de ebulição: é a temperatura em que líquido e vapor (gás) coexistem em equilíbrio, à pressão dada. Para temperaturas maiores que o ponto de ebulição, a substância tende a estar no estado gasoso.
  • Em notação de desigualdades (para uma substância simples, a 1,00\\ \mathrm{atm}):
T < T_{\text{fusão}} \Rightarrow \text{sólido}ãó
T_{\text{fusão}} < T < T_{\text{ebulição}} \Rightarrow \text{líquido}ãçãí
T > T_{\text{ebulição}} \Rightarrow \text{gás}çãá
Observação: exatamente em T_{\text{fusão}}ã ou T_{\text{ebulição}}çã há coexistência de fases (equilíbrio), mas aqui os T dados não coincidem exatamente com esses pontos.

Passo 3

Determinar o estado inicial em T_{\text{inicial}} = -6,5^\circ\mathrm{C}.
Compare numericamente (todos valores em ^\circ\mathrm{C}):
-7,2 < -6,5 < 58,8.
Como -6,5^\circ\mathrm{C} é maior que o ponto de fusão -7,2^\circ\mathrm{C} e menor que o ponto de ebulição 58,8^\circ\mathrm{C}, a amostra inicialmente está no estado líquido. (Intuição: -6,5^\circ\mathrm{C} é “um pouco mais quente” que -7,2^\circ\mathrm{C}, logo já derreteu.)

Passo 4

Determinar o estado final em T_{\text{final}} = 65,0^\circ\mathrm{C}.
Compare com o ponto de ebulição:
65,0^\circ\mathrm{C} > 58,8^\circ\mathrm{C}.
Como a temperatura final é maior que o ponto de ebulição, a amostra estará no estado gasoso (vapor).

Passo 5

Conclusão lógica do processo: ao aquecer de -6,5^\circ\mathrm{C} (líquido) até 65,0^\circ\mathrm{C} (gás), a mudança de fase observada é de líquido para gás — ou seja, ocorre vaporização/ebulição durante o aquecimento. Observação final: não passamos por exatamente os pontos de fusão/ebulição como temperaturas iniciais, então não houve coexistência estável no início; a transição líquida→gasosa ocorre quando a temperatura atinge 58,8^\circ\mathrm{C}. Força aí — você identificou as regiões de fase comparando temperaturas com os pontos de fusão e ebulição. Esse pensamento é rápido de fazer na prova: compare o T com T_{\text{fusão}}ã e T_{\text{ebulição}}çã e classifique a fase.

Resposta

c) \mathrm{Br}_{2}(\mathrm{l}) \rightarrow \mathrm{Br}_{2}(\mathrm{g})

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