(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:
  1. Entender a diferença entre temperatura de transição vítrea ( ) e temperatura de fusão ( ).
  2. Relacionar essas temperaturas com estruturas amorfas (desordenadas) e cristalinas (periódicas e simétricas).
  3. 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 ( ):
  • 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:
  • 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 .
  1. Curva cristalina:
    • Rampa suave (coeficiente de expansão pequeno) até .
    • Em : salto vertical de volume (fusão).
    • Acima de : nova rampa (coeficiente de expansão do líquido).
  2. 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.

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.

Exercícios relacionados