Destruição dos estados metaestáveis de superfusão e superaquecimento.

1 de agosto, 2020 às 19:21 | Postado em Mudanças de estado da matéria, Termologia, termodinâmica

Olá professor Lang, mais uma vez não deixarei de parabenizar seu excelente trabalho. Minha dúvida é com relação à superebulição. Você explica muito bem, no experimento de tiossulfato de sódio (vide Superfusão: substância no estado líquido abaixo do ponto de solidificação!), que a rápida ascensão da temperatura de 37°C para 47°C encontra-se no fato de que a parcela da substância que cristalizou, teve que liberar energia, aquecendo toda a massa dentro do tubo. A solidificação implica uma diminuição da energia potencial das moléculas do sistema. Como este processo é rápido, não há tempo para que o sistema ceda calor para o meio ambiente; assim, esta perda de energia potencial determina um aumento da energia cinética molecular, refletindo-se macroscopicamente como um aumento da temperatura de todo o sistema.
Posso, pois, por raciocínio semelhante, inferir que na superbulição, haverá um aumento da energia potencial e, ao perturbar haverá uma diminuição da energia cinética (devido ao processo ser muito rápido), refletindo-se macroscopicamente como uma diminuição da temperatura de todo o sistema?
Grato mais uma vez!

Em 2004 fiz diversos experimentos sobre superaquecimento no forno de micro-ondas, descritos no artigo  TRANSIÇÕES DE FASE E EXPERIMENTOS COM ESTADOS METAESTÁVEIS. Na seção III relato que medi a temperatura da água (da torneira) superaquecida diversas vezes; na Figura 1 duas dessas medidas estão registradas: água líquida acima do ponto de ebulição a 106°C e 104°C.

Quando usei água destilada consegui registrar 108°C conforme a Figura 2 mostra.

Na seção IV escrevi o que segue:

“Na figura 3a vê-se o recipiente com água superaquecida, imediatamente após a abertura da porta
do forno de micro-ondas. A seguir, na figura 3b uma colher foi introduzida na água, produzindo uma
perturbação que levou o líquido a irromper em intensa ebulição. Devido à transformação súbita de uma
parte do líquido em vapor, e consequentemente, de um repentino aumento de volume do sistema, a água é lançada para fora do recipiente. Ao se medir a temperatura após a explosão, constata-se que ela já é levemente inferior a 100°C. A transição de líquido para vapor requereu uma quantidade de energia considerável; lembremos que cada grama de água que passa do estado líquido para o estado de vapor necessita receber cerca de 2300 J de energia. A consequência da absorção desta quantidade de energia pela água que vaporizou foi uma rápida diminuição da temperatura da massa líquida restante.”

Portanto a tua previsão sobre o abaixamento da temperatura quando o estado superaquecido é desfeito está correta.

Vide também  Superaquecimento no forno de micro-ondas!

“Docendo discimus.” (Sêneca)