Funcionamento da superfusão/sobrefusão

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Funcionamento da superfusão/sobrefusão

Mensagem por danielgtr808 em Sex 12 Jan 2018, 21:32

Por que a água em superfusão aquece quando o sistema é perturbado ? Por exemplo, se ela esta a -4 ºC ela vai para 0 ºC e libera o calor que ela deveria ter perdido na mudança de fase (massa de água multiplicada pelo calor latente de fusão).O próprio calor liberado pela massa de água na solidificação é usado para o aquecimento ?

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Re: Funcionamento da superfusão/sobrefusão

Mensagem por Euclides em Sab 13 Jan 2018, 00:30


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Re: Funcionamento da superfusão/sobrefusão

Mensagem por danielgtr808 em Sab 13 Jan 2018, 15:15


Li a explicação e entendi que a energia retirada para diminuir a temperatura da água em sobrefusão teria o mesmo valor numérico da energia retirada para solidificar parte dessa água, entretanto, eu só não entendi como essa água que se solidifica se aquece, pois ela que libera a energia, ou seja, como a temperatura dela sobe para a do ponto de fusão ? Com um exercício acho que consigo explicar melhor minha dúvida:


supondo que  100 gramas de água esteja em sobrefusão a -10 ºC.
Ou seja, foi retirado 100*-10 = 1000 cal dessa água para deixá-la nessa temperatura. Quando o sistema é perturbado temos:

100*1(0-(-10)) + m*-80 = 0
m = 12,5 gramas -> de água que se tornou gelo, sobrando 87,5 gramas de água a -10 ºC.

a energia liberada pelo gelo seria de: 12,5*80 = 1000 calorias.
A energia necessária para aquecer a água restante até o ponto de fusão seria: 87,5*10 = 875 cal

Sobrando 125 cal. Entretanto, sabendo que a primeira coisa que ocorre quando o sistema é perturbado é a solidificação, o gelo então estaria a -10 ºC, como essa energia liberada voltaria para o gelo para que ele seja aquecido até 0 ºC ? 



A unica solução que eu consigo pensar é: Essa energia aquece a água ainda mais, ficamos com: 125 = 87,5*dt, em que dt = 125/87,5 = 10/7 ºC acima de 0 ºC. Devido a diferença de temperatura entre o gelo e a água aquecida, teríamos um fluxo de calor, sedendo todos os 125 cal obtidos no aquecimento para o gelo, estabelecendo o equilíbrio em 0 ºC. Entretanto, eu não acho nenhum gráfico/explicação que diz isso e nem tenho condições de fazer o experimento em casa, então não posso confirmar essa hipótese.

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Re: Funcionamento da superfusão/sobrefusão

Mensagem por Euclides em Sab 13 Jan 2018, 23:13

Será necessário fornecer calor a uma substância para romper as ligações de seus cristais liberando as moléculas que o constituem. Este é, portanto, um processo endotérmico.

Ao contrário, ao formar cristais, uma substância libera calor pela perda do grau de liberdade de suas moléculas. Este é um processo exotérmico.

A água resfriada muito lentamente pode descer abaixo de zero °C em estado líquido, sem a formação de cristais, típicos do estado sólido. Esse é um estado muito instável e qualquer adição de uma pequena fração de energia, seja pelo contato com uma superfície mais quente ou pequena agitação desencadeia a formação dos cristais. Como vimos, este processo é exotérmico e libera calor. Essa energia, entretanto, é trocada adiabaticamente, sem ser cedida para o meio e, dissipada na própria substância eleva sua temperatura instantaneamente até o zero °C, temperatura em que a água se apresenta cristalizada na forma de gelo.

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Re: Funcionamento da superfusão/sobrefusão

Mensagem por danielgtr808 em Dom 14 Jan 2018, 14:23

@Euclides escreveu:Será necessário fornecer calor a uma substância para romper as ligações de seus cristais liberando as moléculas que o constituem. Este é, portanto, um processo endotérmico.

Ao contrário, ao formar cristais, uma substância libera calor pela perda do grau de liberdade de suas moléculas. Este é um processo exotérmico.

A água resfriada muito lentamente pode descer abaixo de zero °C em estado líquido, sem a formação de cristais, típicos do estado sólido. Esse é um estado muito instável e qualquer adição de uma pequena fração de energia, seja pelo contato com uma superfície mais quente ou pequena agitação desencadeia a formação dos cristais. Como vimos, este processo é exotérmico e libera calor. Essa energia, entretanto, é trocada adiabaticamente, sem ser cedida para o meio e, dissipada na própria substância eleva sua temperatura instantaneamente até o zero °C, temperatura em que a água se apresenta cristalizada na forma de gelo.

Entendo... obrigado

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