Questão 9
IME 2014
[IME- 2014/2015 - 2 fase]
O poli(metacrilato de butila) é um polímero solúvel em clorofórmio. A 100kPa, o clorofórmio tem ponto de fusão (PF) igual a 210K e ponto de ebulição (PE) igual a 334K, e apresenta estados de agregação definidos conforme o diagrama de fases apresentado na Figura 1.
Observe agora, a Figura 2 que representa o clorofórmio confinado em um dispositivo fechado imerso em um banho térmico na situação de equilíbrio térmico e mecânico, e a Figura 3, que apresenta o diagrama de fases de uma solução diluída de poli(metacrilato de butila) em clorofórmio.
Considere que o clorofórmio tem calor de fusão fusão (ΔHfusão) constante e independente da pressão e da temperatura, e que a Equação 1 se aplica ao seu equilíbrio sólido-líquido, em que ΔP=variação de pressão na transição, ΔT=variação de temperatura na transição, Tfusão = temperatura de fusão
(K) e ΔVfusão= variação de volume na fusão.
Com base nas informações acima:
a) determine a temperatura do banho térmico na Figura 2. Justifique sua resposta;
b) faça o esboço da Figura 3 e indique os pontos de fusão (PF) e de ebulição (PE) da solução diluída de poli(metacrilato de butila) em clorofórmio, a 100kPa;
c) justifique, com base na Equação 1, porque o processo de solidificação do clorofórmio é acompanhado de redução de volume.
Gabarito:
Resolução:
a) De acordo com a figura 2:
O que indica que o ponto triplo foi atingido.
De acordo com a figura 3, isso ocorre na temperatura de 175K.
b) Os pontos de fusão e ebulição da solução a 100kPa:
c) Equação 1:
Ocorre aumento de pressão e de temperatura, com isso:
A fusão é uma mudança de estado endotérmica, portanto:
Como a solidificação é o processo inverso da fusão, concluímos que há redução do volume: