A fusão é um processo físico em que uma substância sólida passa para o estado líquido devido à aplicação de calor, pressão ou uma combinação de ambos.Esta transformação ocorre quando a energia interna do sólido aumenta, fazendo com que as partículas vibrem mais vigorosamente e acabem por se libertar das suas posições fixas.Os três principais factores que provocam a fusão são a temperatura, a pressão e a presença de impurezas.A temperatura é o fator mais comum, uma vez que afecta diretamente a energia cinética das partículas.A pressão pode promover ou inibir a fusão, dependendo da substância, enquanto as impurezas podem diminuir o ponto de fusão ao perturbar a estrutura ordenada do sólido.
Pontos-chave explicados:
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Temperatura:
- A temperatura é o fator mais importante para provocar a fusão.Quando o calor é aplicado a um sólido, a energia é absorvida pelas suas partículas, aumentando a sua energia cinética.
- À medida que a temperatura aumenta, as partículas vibram mais intensamente, acabando por ultrapassar as forças intermoleculares que as mantêm numa estrutura de rede fixa.
- O ponto de fusão é a temperatura específica à qual um sólido se transforma num líquido.Por exemplo, o gelo derrete a 0°C (32°F) sob pressão atmosférica normal.
- Diferentes materiais têm diferentes pontos de fusão devido a variações nas suas estruturas atómicas ou moleculares.Por exemplo, metais como o ferro têm pontos de fusão elevados, enquanto compostos orgânicos como a cera têm pontos de fusão relativamente baixos.
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Pressão:
- A pressão desempenha um papel duplo na fusão.Para a maioria das substâncias, o aumento da pressão aumenta o ponto de fusão porque comprime o sólido, dificultando a libertação das partículas.
- No entanto, para alguns materiais, como a água, o aumento da pressão pode diminuir o ponto de fusão.Isto deve-se ao comportamento único das moléculas de água, que se expandem após a congelação.A aplicação de pressão contraria esta expansão, facilitando a fusão do gelo.
- Em contextos geológicos, como o manto terrestre, a alta pressão combinada com temperaturas elevadas pode provocar a fusão de rochas, formando magma.Este processo é fundamental na tectónica de placas e na atividade vulcânica.
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Impurezas:
- A presença de impurezas num sólido pode afetar significativamente o seu ponto de fusão.As impurezas perturbam o arranjo ordenado das partículas no sólido, enfraquecendo as forças intermoleculares.
- Esta perturbação diminui a energia necessária para quebrar as ligações, reduzindo efetivamente o ponto de fusão.Por exemplo, a adição de sal ao gelo reduz o seu ponto de fusão, razão pela qual o sal é utilizado para descongelar estradas no inverno.
- Na metalurgia, a liga (adição de outros elementos a um metal) é uma técnica comum para alterar o ponto de fusão e outras propriedades dos metais.Por exemplo, a adição de carbono ao ferro cria o aço, que tem um ponto de fusão e propriedades mecânicas diferentes do ferro puro.
Ao compreender estes três factores - temperatura, pressão e impurezas - podemos prever e controlar melhor o comportamento de fusão de vários materiais, o que é essencial em áreas como a ciência dos materiais, a engenharia e a geologia.
Tabela de resumo:
| Fator | Papel na fusão | Exemplo |
|---|---|---|
| Temperatura | Aumenta a energia cinética, permitindo que as partículas se libertem de posições fixas. | O gelo derrete a 0°C (32°F) sob pressão padrão. |
| Pressão | Pode aumentar ou diminuir o ponto de fusão, dependendo da substância. | A alta pressão diminui o ponto de fusão do gelo; aumenta o ponto de fusão da maioria dos sólidos. |
| Impurezas | Perturba a disposição das partículas, baixando o ponto de fusão. | O sal reduz o ponto de fusão do gelo, utilizado no degelo de estradas. |
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