A respeito dos estados físicos da matéria, responda:
Liste os três estados da matéria em ordem crescente de energia cinética (energia de movimento) de suas moléculas.

Passo 1

O enunciado pede que eu liste os três estados da matéria em ordem crescente da energia cinética (energia de movimento) das suas moléculas. As informações que tenho do enunciado são:
  • Preciso considerar exatamente três estados da matéria (os usuais): sólido, líquido e gasoso.
  • O critério de ordenação é a energia cinética média das moléculas (energia do movimento molecular).

Passo 2

O que é energia cinética molecular? Em termos simples, energia cinética é a energia associada ao movimento das partículas. Para partículas em um gás ideal, a média da energia cinética translacional por molécula é dada por
\langle E_k\rangle = \tfrac{3}{2}k_B T,
onde:
  • \langle E_k\rangle é a energia cinética média por molécula (em joules),
  • k_B é a constante de Boltzmann ( k_B\approx1{,}38\times10^{-23}\\ \mathrm{J/K}),
  • T é a temperatura absoluta em kelvin.
    Isso diz que, em geral, quanto maior a temperatura T, maior a energia cinética média das moléculas.

Passo 3

Como se comportam as moléculas nos diferentes estados (descrição qualitativa):
  • Sólido: as moléculas estão presas em posições relativas fixas em uma rede; elas vibram em torno dessas posições, mas não há grande movimento translacional entre sítios. Logo, a componente de movimento livre é menor.
  • Líquido: as moléculas ainda estão próximas, mas têm liberdade para deslocar-se umas em relação às outras (deslizamento). Há mais movimento translacional comparado ao sólido.
  • Gasoso: as moléculas estão bem separadas e movem-se livremente em todas as direções, com velocidades relativamente altas; o movimento translacional domina.

Passo 4

Relação entre movimento e energia cinética (intuição): para passar de sólido para líquido e de líquido para gás costuma-se fornecer calor (energia). Parte dessa energia aumenta a energia cinética média das moléculas (além de alterar a energia potencial entre elas). Portanto, à medida que se vai do sólido para o líquido e do líquido para o gás, a liberdade de movimento das moléculas aumenta e, tipicamente, também aumenta a sua energia cinética média.

Passo 5

Observação útil para evitar confusão: se duas amostras diferentes estiverem exatamente na mesma temperatura, a contribuição média por grau de liberdade ao termo cinético segue a equipartição (proporcional a k_B T). Porém, quando a questão pede a ordem entre sólido, líquido e gás em termos de “energia de movimento das moléculas”, o sentido convencional (usado em provas) é comparar a liberdade de movimento e a energia média típica nas fases — o que leva à ordenação que vou apresentar a seguir.

Passo 6

Conclusão lógica a partir dos passos anteriores: como as moléculas no sólido movem-se pouco, no líquido movem-se mais, e no gás movem-se muito, a energia cinética média cresce nessa mesma ordem. Portanto, a ordem crescente de energia cinética molecular é: sólido, líquido, gasoso.

Resposta

\text{Sólido} < \text{Líquido} < \text{Gasoso}óí

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