Fusão

Por Paulo Henrique Ferreira
A fusão nada mais é do que a transformação física endotérmica de uma substância que, após receber calor, as forças atrativas intermoleculares do estado sólido diminuem até se equiparar às forças repulsivas, ou seja, o nível de agitação das moléculas cresce possibilitando que o poço de potencial receba energia até o ponto de se obter um raio médio que permita o escoamento de partículas, a partir daí, caso se trate de um cristal de substância pura ou de uma mistura eutética (ebulição variável), a temperatura se manterá constante e apenas haverá formação do estado líquido gradativamente, em outras palavras, a energia fornecida nesse estágio será integralmente destinada a diminuir a energia potencial e não mais a aumentar a energia cinética. Observando o diagrama genérico de fusão:

grafico-fusaoJá nas misturas azeotrópicas e nas sem ponto de fusão e ebulição constante, a energia se distribui entre diminuir a energia potencial e aumentar a energia cinética. Observando o diagrama genérico de fusão:

grafico-fusao-variavel

Para que a fusão ocorra, a energia recebida pelo sistema deve ser suficientemente grande para suprir uma variação negativa da energia potencial e, no caso daqueles sem fusão constante, uma variação positiva da energia cinética das moléculas capaz de enfraquecer a  atração eletrostática de umas sobre as outras, permitindo um raio médio variando dentro de certos limites, sem a separação total entre elas, o qual corresponde à propriedade da fluidez de um liquído.

Conceitualmente, essa energia recebida deve ser igual ao calor latente de fusão (conceito introduzido por Joseph Black (1728-1799)). Considerando os seguintes gráficos, em que se destacam a energia normal (En), a soma das energias de repulsão e atração, e a força normal (Fn), a soma das forças de repulsão e atração, pode-se notar as região em que a transformação ocorre:

A faixa de transição se inicia logo após o ponto de miníma energia.

A faixa de transição se inicia logo após o ponto de miníma energia.

Além da influência da temperatura sobre a fusão, podemos ter a variação da pressão de tal forma que a fusão também ocorra. Tomando um aumento e ou diminuição da mesma, pode-se diminuir a resistência das moléculas para a passagem do estado sólido para o líquido, é o que se nota através do diagrama de fases a seguir:

diagramadefasesmodificado2 Entre P1 e P2, tem-se a fusão pela variação da pressão, sob temperatura constante.

De um modo geral, a fusão ocorre quando toda extensão de uma substância passa do estado sólido para o líquido, mantedo-se a temperatura constante ou dentro de uma faixa, sem que, ao final, as moléculas estejam completamente livres, mas sendo capazes de assumir diferentes posições relativas entre elas.

Ice_CubeCubo de gelo fundindo

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