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Os estados físicos da água são os estados de agregação que essa substância pode apresentar de acordo com as condições de temperatura e pressão. A água pode se apresentar em três estados diferentes para nós:
- sólido (gelo);
- líquido (água);
- gasoso (gás).
Os estados físicos da água podem ser atingidos em temperaturas diferentes quando em pressões diferentes. Por exemplo, o arranjo cristalino da água na fase gelo permite que, quanto maior a pressão, menor será a temperatura de fusão. A água também é capaz de sublimar, porém apenas em baixas pressões (0,006 atm).
Leia também: Quais são os estados físicos da matéria?
Tópicos deste artigo
- 1 - Resumo sobre os estados físicos da água
- 2 - Quais são os estados físicos da água?
- 3 - Mudanças de estado físico da água
- 4 - Exercícios resolvidos sobre estados físicos da água
Resumo sobre os estados físicos da água
- Os estados físicos da água são os estados de agregação dessa substância em função da temperatura e pressão.
- A água pode se apresentar na forma sólida, líquida e gasosa.
- Em pressão do nível do mar (1 atm), a água se funde a 0 °C e se vaporiza aos 100 °C.
- A água pode apresentar, pelo menos, 10 formas diferentes de gelo, sendo apenas uma estável em condições ambiente.
- A água só pode se sublimar em condições de baixíssima pressão (0,006 atm).
- O gelo se cristaliza de uma forma não convencional, fazendo com que, quanto maior a pressão, menor será a temperatura de fusão da água.
Quais são os estados físicos da água?
Os estados físicos da água são os estados de agregação que a água apresenta em diferentes condições de temperatura e pressão. A água pode se apresentar em três estados físicos: sólido, comumente conhecido como gelo; líquido, o mais comum nas condições ambiente e, por isso, chamado de água; e o gás, o qual ocorre quando as moléculas estão mais espaçadas, com baixa interação intermolecular.
Mudanças de estado físico da água
Em nível do mar, quando a pressão atmosférica é de 1 atmosfera (760 Torr), a água muda de fase aos 0 °C (quando se solidifica ou se funde) e aos 100 °C (quando se vaporiza ou se condensa). Para fundir-se, vaporizar-se e sublimar-se, a água precisa absorver energia na forma de calor. Do contrário, para solidificar-se, condensar-se e ressublimar-se (sólido para gás), deve perder energia na forma de calor.
A explicação para tal relação é que, durante a fusão, vaporização e sublimação, as interações intermoleculares devem ser rompidas, e, para tal, há necessidade de energia. Do contrário, durante a solidificação, condensação e ressublimação, as moléculas de água perdem energia cinética com o estabelecimento das interações intermoleculares e a energia sobressalente é liberada na forma de calor.
Nessas condições de pressão, a água não pode sofrer sublimação (quando o sólido passa diretamente para o gás e vice-versa). Tal mudança só é possível em pressões menores que 0,006 atmosfera (4,6 Torr). É também nessa pressão que ocorre o ponto triplo da água, ou seja, quando os três estados físicos (sólido, líquido e gasoso) coexistem.
Tais valores são determinados experimentalmente e podem ser vistos no diagrama de fases da água. Esse gráfico apresenta uma leitura mais abrangente das temperaturas de mudança de estado físico da água em diferentes condições de pressão.
![Diagrama de fases da água.](https://s5.static.brasilescola.uol.com.br/be/2023/10/1-diagrama-fases-agua.jpg)
Uma curiosidade interessante é que a água apresenta, pelo menos, 10 formas de gelo diferentes, o que é consequência da forma como as moléculas da água se acomodam. Contudo, apenas uma dessas formas é estável em pressões ordinárias.
Ainda sobre o gelo, a fase sólida da água apresenta um volume maior que a fase líquida durante a fusão. A consequência é que, quanto maior for a pressão, menor será a temperatura de fusão do gelo. O que ocorre é que as ligações de hidrogênio na fase de gelo deixam as moléculas de água num arranjo hexagonal, e, ao ocorrer a fusão, parte dessas ligações de hidrogênio é rompida, permitindo uma maior aproximação das moléculas de água.
![Representação do arranjo hexagonal da estrutura cristalina do gelo.](https://s1.static.brasilescola.uol.com.br/be/2023/10/estrutura-cristalina-gelo.jpg)
Exercícios resolvidos sobre estados físicos da água
Questão 1 (Cesmac Medicina/2020-2) A liofilização é um método muito utilizado na indústria alimentícia para desidratar alimentos, o qual submete o alimento à baixa temperatura (-197 °C) e pressão, para que a água presente no estado sólido, passe diretamente para o estado gasoso.
A passagem da água diretamente do estado sólido para o gasoso é considerada um processo de:
(A) vaporização
(B) sublimação
(C) liquefação
(D) solidificação
(E) fusão
Resposta: Letra B
Como a questão informa, durante a liofilização, baixas temperatura e pressão são aplicadas ao alimento para que a água passe do estado sólido para o estado gasoso. Tal mudança configura uma sublimação.
Questão 2 (Cesmac Medicina/2020-1) As temperaturas alcançadas no planeta Terra permitem a ocorrência da água em seus três estados físicos principais: sólido, líquido e gasoso. O diagrama de fases da água está descrito abaixo:
Acerca do diagrama de fases da água, sabendo que ao nível do mar a pressão atmosférica é 1 atm, é incorreto afirmar:
(A) A transição de fase do ponto 1 para 2 corresponde à sublimação.
(B) O ponto 3 corresponde ao ponto triplo da água.
(C) A transição de fase do ponto 4 para 5 corresponde à liquefação.
(D) A transição de fase do ponto 7 para 6 corresponde à condensação.
(E) Os pontos 8 e 9 correspondem aos pontos de fusão e ebulição à pressão atmosférica, respectivamente.
Resposta: Letra C
Em (4) a água se apresenta no estado sólido e em (5) a água se apresenta no estado líquido. Assim sendo, a transição de (4) para (5) é uma passagem de sólido para líquido, ou seja, uma fusão, e não uma liquefação.
Fontes:
DO CANTO, E. L.; LEITE, L. L. C.; CANTO, L. C. Química – na abordagem do cotidiano. 1. ed. São Paulo: Moderna, 2021.
ATKINS, P.; JONES, L.; LAVERMAN, L. Princípios de Química: Questionando a vida e o meio ambiente. 7. ed. Porto Alegre: Bookman, 2018.