Estados físicos da água

Os estados físicos da água são três: sólido, líquido e gasoso. Sólido, quando ela tem formato e volume definido; líquido, quando ela não tem formato definido, mas tem volume definido; ou gasoso, quando ela não tem nem formato, nem volume definido.

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Resumo sobre os estados físicos da água

• Os estados físicos da água são sólido, líquido e gasoso.
• A mudança de estado físico da água ocorre através da absorção ou perda de calor latente.
• As mudanças dos estados físicos da água são chamados de fusão, vaporização, sublimação, solidificação, condensação e ressublimação.
• Na mudança do estado físico da água através dos processos de fusão, vaporização e sublimação, temos a absorção da energia na forma de calor.
• Na mudança do estado físico da água através dos processos de solidificação, condensção e ressublimação, temos a perda de energia na forma de calor.

Os três estados físicos da água

Os três estados físicos da água são os estados de agregação que a água é capaz de ter dependendo da temperatura e pressão a que é submetida, sendo eles o estado sólido, estado líquido e estado gasoso, conforme descrito na imagem abaixo.

• Estado sólido: a água está no estado sólido quando possui formato e volume delimitado, nele as moléculas de água estão mais próximas e com uma estrutura fixa e ordenada. Quando a água está no estado sólido temos os cubos de gelo.
• Estado líquido: a água está no estado líquido quando não possui formato delimitado, assumindo a forma do local em que é colocada. Mas possui volume delimitado, nele as moléculas de água estão mais próximas que no estado gasoso, porém em uma estrutura menos fixa e ordenada que no estado sólido. Quando a água está no estado líquido temos os mares, rios, oceanos.
• Estado gasoso: a água está no estado gasoso quando não possui formato e volume delimitado, assumindo a forma e preenchendo o volume do local em que é colocada. Nele as moléculas de água estão muito espaçadas e sem uma estrutura fixa e ordenada. Quando a água está no estado gasoso temos o vapor de água.

Mudanças dos estados físicos da água

A água pode mudar de estado físico por meio da transferência de calor entre ela e o meio, na qual a sua temperatura permanece constante durante a mudança de fase devido ao calor latente, calor necessário para que ocorra a alteração de estado físico sem variação da temperatura do corpo ou substância.

A mudança dos estados físicos da água pode ocorrer através dos processos de fusão, vaporização, sublimação, solidificação, condensação e ressublimação, conforme descrito na imagem abaixo.

• Fusão: processo em que a água muda do estado sólido para o estado líquido devido ao ganho de energia térmica, como ocorre no derretimento do gelo. A temperatura em que uma substância muda do estado sólido para o estado líquido é chamada de ponto de fusão (PF); o ponto de fusão da água ocorre a aproximadamente 0 ºC ou 273 K.
• Vaporização: processo em que a água muda do estado líquido para o estado gasoso devido ao ganho de energia térmica. A temperatura em que uma substância muda do estado líquido para o estado gasoso é chamada de ponto de ebulição (PE); o ponto de ebulição da água ocorre a aproximadamente 100 ºC ou 373 K.  A vaporização ocorre de três maneiras distintas de acordo com a velocidade de ganho de calor.
  • Evaporação: ocorre através do lento aquecimento da substância abaixo do ponto de ebulição, como no processo de secagem das roupas ao sol.
  • Ebulição: ocorre através do rápido aquecimento da substância ao ponto de ebulição, como na fervência da água.
  • Calefação: ocorre através de uma rápida, quase instantânea, evaporação da substância, sem a formação de bolhas. A substância é posta em uma superfície à temperatura muito acima do ponto de ebulição, como quando colocamos água em uma panela extremamente quente.

• Sublimação: processo em que a água muda diretamente do estado sólido para o estado gasoso devido ao ganho de energia térmica, em condições específicas de temperatura e pressão, como ocorre com a naftalina e gelo seco.
• Solidificação: processo em que a água muda do estado líquido para o estado sólido devido à perda de energia térmica, como ocorre na formação de gelo. A temperatura em que uma substância muda do estado líquido para o estado sólido é chamado de ponto de solidificação (PS); o ponto de solidificação da água ocorre a aproximadamente 0 ºC ou 273 K.
• Condensação (ou liquefação): processo em que a água muda do estado gasoso para o estado líquido devido à perda de energia térmica, como ocorre na formação de gotas de água em vidros e garrafas geladas, e na neblina. A temperatura em que uma substância muda do estado gasoso para o estado líquido é chamada de ponto de condensação (PC); o ponto de condensação da água ocorre a aproximadamente 100 ºC ou 373 K.
• Ressublimação: processo em que a água muda diretamente do estado gasoso para o estado sólido devido à perda de energia térmica, em condições específicas de temperatura e pressão, como ocorre na formação das geadas e nuvens de neve.

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Exercícios resolvidos sobre estados físicos da água

Questão 1

(Famerp) Durante o ciclo hidrológico ocorrem diversas mudanças de estado físico da água. Um exemplo de mudança de estado denominada ressublimação ocorre quando

A) vapor de água em elevadas altitudes transforma-se em neve.
B) gotículas de água transfomam-se em cristais de gelo no interior das nuvens.
C) gotículas de água presentes nas nuvens transfomam-se em gotas de chuva.
D) vapor de água em baixas altitudes transforma-se em neblina.
E) vapor de água em baixas altitudes transforma-se em orvalho.

Resolução:

Alternativa A.

Na ressublimação temos a mudança do estado físico gasoso direto para o sólido; um exemplo disso é o vapor de água em elevadas altitudes transformar-se em neve.

Questão 2

(Univás) Observe os seguintes fatos:

I - Uma pedra de naftalina deixada no armário.

II - Uma vasilha com água deixada no freezer.

III - Uma vasilha com água deixada no fogo.

IV - O derretimento de um pedaço de chumbo quando aquecido.

Nesses fatos, estão relacionados corretamente os seguintes fenômenos:

A) I. sublimação, II. solidificação, III. evaporação, IV. fusão

B) I. sublimação, II. solidificação, III. fusão, IV. evaporação

C) I. fusão, II. sublimação, III. evaporação, IV. solidificação

D) I. evaporação, II. solidificação, III. fusão, IV. sublimação

E) I. evaporação, II. sublimação, III. fusão, IV. solidificação

Resolução:

Alternativa A.

I – Sólido para gasoso – sublimação.

II – Líquido para sólido – solidificação.

III – Líquido para gasoso – evaporação.

IV – Sólido para líquido – fusão.

Fontes

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física: Gravitação, Ondas e Termodinâmica (vol. 2). 10. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2016.

NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de física básica: Fluidos, Oscilações e Ondas, Calor (vol. 2). Editora Blucher, 2015.