Explique o que acontece no ponto crítico
Passo 1
Beleza, o enunciado é: “Explique o que acontece no ponto crítico.” Aqui a matéria é transição de fases em termodinâmica, mais especificamente o ponto crítico de uma substância pura. Para resolver a gente vai precisar:
- Entender o diagrama de fases (P-T ou P-V).
- Saber o que é ponto onde líquido e vapor se confundem.
- (Opcional) Usar a equação de van der Waals para mostrar as condições matemáticas desse ponto.
Passo 2
Teoria básica: num diagrama pressão versus temperatura das fases, existe uma curva de equilíbrio líquido–vapor que termina num ponto chamado crítico. Aí, a densidade do líquido e do vapor tornam-se iguais e não dá mais pra distinguir as duas fases. Em outras palavras, não existe mais interface (menisco) entre elas.
Passo 3
Se quisermos ver isso “no papel”, usamos a equação de van der Waals para o volume molar
:
No ponto crítico, a isoterma tem um ponto de inflexão, então valem:
Fazendo essas derivadas dá:
-
-
Resolvendo o sistema sai:
Passo 4
Físico-quimicamente, no ponto crítico:
- A “linha” que separa líquido e gás some, pois suas densidades se igualam.
- O calor latente de vaporização vira zero (não dá mais pra “evaporar” definidamente).
- A tensão superficial cai a zero (não há mais interface palpável).
- O fluido entra em estado supercrítico, com propriedades intermediárias entre líquido e gás e grande difusividade.
Resposta
No ponto crítico a distinção entre fase líquida e fase vapor desaparece: eles têm mesma densidade, não há mais calor de vaporização nem interface, e o sistema vira um fluido supercrítico com comportamento intermediário entre líquido e gás.