(a) Qual é a distinção entre a temperatura de transição vítrea e a temperatura de fusão? (b) Qual é a relação dessas temperaturas com as estruturas amorfas e cristalinas (periódica e simétrica)? © Desenhe no mesmo gráfico volume específico em função da temperatura curvas com o comportamento do material amorfo e cristalino.
Passo 1
Beleza, o enunciado pide três coisas:
- Entender a diferença entre temperatura de transição vítrea (
) e temperatura de fusão ( ). - Relacionar essas temperaturas com estruturas amorfas (desordenadas) e cristalinas (periódicas e simétricas).
- Desenhar num mesmo gráfico o volume específico (
) em função da temperatura ( ) para material amorfo e cristalino.
Para isso vamos usar conceitos de termodinâmica de sólidos: transições de fase, comportamento de polimorfos e como isso afeta o volume.
Passo 2
(a) Distinção entre
e
– Temperatura de transição vítrea ( ):
– Temperatura de transição vítrea (
- É um ponto onde um material amorfo (como um polímero ou vidro) passa de um estado rígido e quebradiço para um estado mais “borrachento” ou pastoso.
- Não é uma mudança de fase verdadeira (não tem calor latente), mas sim uma mudança de mobilidade molecular: abaixo de
as moléculas estão presas, acima de elas ganham mobilidade.
– Temperatura de fusão (): - É a temperatura onde um cristal (estrutura periódica e simétrica) sofre fusão, mudando de sólido cristalino para líquido.
- É uma transição de fase de primeira ordem: há absorção de calor latente e um salto no volume.
Passo 3
(b) Relação de
e
com estruturas amorfas e cristalinas
– Materiais amorfos:
– Materiais amorfos:
- Não têm arranjo molecular periódico.
- Apresentam transição vítrea em
, mas não têm fusão definida. - A curva de volume versus
é contínua: muda inclinação em mas não “salta”.
– Materiais cristalinos: - Têm rede periódica e simétrica.
- Passam por fusão em
, com salto de volume ( ) e calor latente ( ). - A curva de
versus é linear abaixo de , depois salta e segue em outra inclinação acima de .
Passo 4
© Gráfico de
vs.
comparando amorfo e cristalino
Pense num eixo horizontal de temperatura e num vertical de volume específico
.
Pense num eixo horizontal de temperatura
- Curva cristalina:
- Rampa suave (coeficiente de expansão pequeno) até
. - Em
: salto vertical de volume (fusão). - Acima de
: nova rampa (coeficiente de expansão do líquido).
- Rampa suave (coeficiente de expansão pequeno) até
- Curva amorfa:
- Rampa suave até
(coeficiente de expansão baixo). - Em
: mudança de inclinação (coeficiente de expansão maior), mas sem salto. - Acima de
: rampa mais íngreme.
No mesmo gráfico fica assim:
• Linha azul (cristalino): reta → salto em→ reta.
• Linha vermelha (amorfo): reta → ângulo em→ reta mais inclinada.
- Rampa suave até
Resposta
(a)
é a mudança de mobilidade num vidro ou polímero (sem calor latente), e
é a fusão de um cristal (com calor latente e salto de volume).
(b) Amorfos exibem (sem salto de fase) e cristais exibem
(com fase bem ordenada e salto no volume).
© No gráfico de vs.
: o cristal é uma linha que salta em
; o amorfo é uma linha que muda de inclinação em
sem saltos.
(b) Amorfos exibem
© No gráfico de