Temperatura e pressão críticas para materiais comuns

O que é temperatura crítica?

Definição e significado

A temperatura crítica é um conceito fundamental em química e termodinâmica. Ela se refere à temperatura mais alta na qual uma substância pode existir como líquido, independentemente da pressão aplicada. Além dessa temperatura, a energia cinética das moléculas supera as forças intermoleculares, impedindo que a substância se condense em uma fase líquida. Compreender a temperatura crítica é essencial para várias aplicações industriais, incluindo o projeto de equipamentos para processamento químico e o estudo de transições de fase na ciência dos materiais.

Temperatura crítica vs. ponto de ebulição

Embora tanto a temperatura crítica quanto o ponto de ebulição envolvam mudanças de fase, eles são conceitos distintos. O ponto de ebulição de uma substância é a temperatura na qual sua pressão de vapor é igual à pressão externa, permitindo a transição de líquido para gás. Por outro lado, a temperatura crítica é o limite além do qual a fase líquida não pode existir, não importa o quanto a pressão seja aumentada. Isso significa que, acima da temperatura crítica, uma substância não pode ser liquefeita apenas pela pressão e existe apenas como um fluido supercrítico.

Fatores que afetam a temperatura crítica

Tamanho e interações moleculares

A temperatura crítica de uma substância é influenciada pelo tamanho de suas moléculas e pela força das interações intermoleculares. Moléculas maiores com forças intermoleculares mais fortes, como ligação de hidrogênio ou interações dipolo-dipolo, geralmente têm temperaturas críticas mais altas. Essas forças mais fortes exigem mais energia (temperatura mais alta) para serem superadas, aumentando assim a temperatura crítica.

Influência da pressão

A pressão desempenha um papel importante na determinação da temperatura crítica. Em pressões mais altas, as moléculas são forçadas a se aproximar, aumentando as interações intermoleculares e a temperatura crítica. Entretanto, a temperatura crítica em si é definida independentemente da pressão, representando a temperatura máxima na qual uma substância pode existir como líquido sob qualquer pressão.

Temperaturas e pressões críticas de substâncias comuns

A tabela a seguir fornece as temperaturas e pressões críticas de várias substâncias comuns, ilustrando a diversidade em suas propriedades térmicas e relacionadas à pressão.

Perguntas frequentes

O que acontece com uma substância acima de sua temperatura crítica?

Acima de sua temperatura crítica, uma substância não pode ser liquefeita apenas por pressão e existe como um fluido supercrítico, exibindo propriedades de líquidos e gases.

Como a temperatura crítica é medida?

A temperatura crítica é determinada experimentalmente pelo aumento gradual da temperatura de uma substância sob pressão controlada até que as fases líquida e gasosa se tornem indistinguíveis.

Por que a temperatura crítica é importante em aplicações industriais?

A temperatura crítica é crucial para o projeto de equipamentos e processos que envolvem transições de fase, como a extração de fluido supercrítico e a operação de reatores de alta pressão.

A temperatura crítica pode ser alterada com a mudança da estrutura molecular?

Sim, a modificação da estrutura molecular, como a alteração dos grupos funcionais ou do comprimento da cadeia, pode influenciar a força das forças intermoleculares e, assim, alterar a temperatura crítica.

Existe uma relação entre a temperatura crítica e a densidade crítica?

Sim, a densidade crítica é a densidade de uma substância em sua temperatura e pressão críticas e fornece informações sobre o comportamento do fluido próximo ao ponto crítico.