Defina temperatura crítica e pressão crítica. Como estão relacionadas ao princípio da continuidade dos estados e 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:
  1. Revisar o diagrama de fases de uma substância pura e o ponto crítico.
  2. Apresentar definições formais de T_c e P_c.
  3. Ligar o conceito de ponto crítico ao princípio de que não há fronteira líquido-vapor acima de T_c.
  4. Mostrar como T_c e P_c refletem a força das interações entre moléculas.

Passo 2

Temperatura crítica T_c 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 P_c 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.

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 T_c não há mudança de fase distinta: existe apenas um fluido supercrítico, sem fronteira clara entre “líquido” e “vapor”.

Passo 4

Os valores de T_c e P_c 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 T_c e P_c. Substâncias com interação fraca têm ponto crítico baixo; com interação forte, ponto crítico alto.

Resposta

Temperatura crítica T_c: maior temperatura em que líquido e vapor coexistem em equilíbrio.
Pressão crítica P_c: pressão no ponto crítico, onde as fases líquido e vapor tornam-se indistintas.
Ligação com continuidade dos estados: acima de T_c desaparece a fronteira de fase, permitindo passar de “líquido” a “vapor” continuamente.
Ligação com forças intermoleculares: valores de T_c e P_c crescem com o aumento da intensidade das interações entre moléculas.

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