Defina temperatura crítica e pressão crítica. Como estão relacionadas ao princípio da continuidade dos estados
à intensidade das forças intermoleculares?
Passo 1
O enunciado pede para definirmos o que são temperatura crítica e pressão crítica, e em seguida relacionar esses conceitos ao princípio da continuidade dos estados da matéria e à intensidade das forças intermoleculares. Para isso vamos:
- Revisar o diagrama de fases de uma substância pura e o ponto crítico.
- Apresentar definições formais de
e . - Ligar o conceito de ponto crítico ao princípio de que não há fronteira líquido-vapor acima de
. - Mostrar como
e refletem a força das interações entre moléculas.
Passo 2
Temperatura crítica
é a maior temperatura na qual um líquido e seu vapor podem coexistir em equilíbrio. No diagrama de fases pressão versus temperatura isso corresponde à temperatura do ponto crítico, acima da qual a substância não pode mais ser liquefeita, independentemente da pressão aplicada.
Pressão crítica é a pressão correspondente ao ponto crítico. É o valor mínimo de pressão necessário para liquefazer a substância exatamente à temperatura crítica. No ponto crítico, a densidade do líquido torna-se igual à densidade do vapor e desaparece a superfície de separação entre as fases.
Pressão crítica
Passo 3
Pelo princípio da continuidade dos estados, à medida que seguimos o contorno da curva de equilíbrio líquido-vapor até o ponto crítico e daí contornamos sem cruzar essa curva, podemos transformar um líquido em gás sem passagem brusca de fase. Acima de
não há mudança de fase distinta: existe apenas um fluido supercrítico, sem fronteira clara entre “líquido” e “vapor”.
Passo 4
Os valores de
e
dependem diretamente da intensidade das forças intermoleculares. Quanto mais fortes essas forças (dipolo-dipolo, pontes de hidrogênio, forças de London etc.), maior será a energia térmica necessária para separar as moléculas e, portanto, mais altos serão
e
. Substâncias com interação fraca têm ponto crítico baixo; com interação forte, ponto crítico alto.
Resposta
Temperatura crítica
: maior temperatura em que líquido e vapor coexistem em equilíbrio.
Pressão crítica : pressão no ponto crítico, onde as fases líquido e vapor tornam-se indistintas.
Ligação com continuidade dos estados: acima de desaparece a fronteira de fase, permitindo passar de “líquido” a “vapor” continuamente.
Ligação com forças intermoleculares: valores de e
crescem com o aumento da intensidade das interações entre moléculas.
Pressão crítica
Ligação com continuidade dos estados: acima de
Ligação com forças intermoleculares: valores de