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Evaporação e Ebulição

Double, double, toil and trouble; Fire burn, and cauldron bubble. (Shakespeare, Macbeth).

Por que os líquidos se evaporam?

Ponha um pouco de água num pires e deixe-a por um dia ou dois. Suas moléculas se movem para um lado e para outro, chocando-se umas com as outras. Algumas das moléculas se movem mais depressa que as outras e podem então vencer a camada superficial da água e escapar.

O líquido aos poucos se evapora, isto é, transforma-se em vapor. Essas moléculas, então, se movem livremente e ràpidamente pelo ar, como moléculas de um gás. As moléculas do álcool (ou da gasolina) se atraem umas às outras menos fortemente que as da água, e sua camada superficial é mais fraca. Por isso o álcool (ou a gasolina) se evapora mais ràpidamente.

Evaporação e Ebulição

Evaporação. (A) Moléculas de água passam pela camada superficial e escapam. (B) No vaso fechado as moléculas de vapor se acumulam até que elas se condensem com a mesma rapidez com que se evaporam. O espaço está então saturado.

Alguns sólidos evaporam-se

As bolas de naftalina colocadas num armário, para matar traças, vão aos poucos diminuindo de tamanho até desaparecer. O naftaleno (substância de que são formadas essas bolas) aos poucos se vai evaporando, ou melhor, sublimando.

O gêlo sêco (bióxido de carbono congelado) evapora-se ràpidamente. Coloque uma moeda sôbre um bloco de gêlo sêco. O vapor que se escapa do gêlo desloca a moeda fazendo-a saltitar irregularmente. O iôdo, a cânfora e outros poucos sólidos sublimam como o naftaleno.

As moléculas da maioria dos sólidos, no entanto, se atraem tão fortemente que não podem escapar fàcilmente.

Pressão de vapor

Quando a água se evapora de um vaso aberto, algumas das moléculas do vapor se chocam com moléculas do ar, recuam, e tornam a entrar no líquido.

O ar se comporta, portanto, como uma coberta que se opõe à evaporação e a retarda. Se você tampa o vaso, o vapor se acumulará no espaço acima do líquido. O número de moléculas que voltam para o líquido, isto é, que se condensam, aumentará até que as moléculas se condensem na mesma proporção das que se evaporem. Assim a quantidade de vapor será constante; nós dizemos que o espaço está saturado.

Um espaço está saturado de vapor quando êle contém todo o vapor que pode conter na temperatura existente.

Por que a pressão de vapor de um volume de ar saturado aumenta com a temperatura?

Quando a temperatura de um líquido aumenta, suas moléculas se movem mais depressa. Elas então se evaporam mais ràpidamente e o vapor no recipiente fica mais denso. As moléculas do vapor se chocam mais, contra as paredes, em cada segundo; e elas se chocam com mais fôrça. A pressão de vapor de um volume saturado de ar aumenta com a temperatura.

A 10ºC a pressão de vapor do ar saturado com água é de cêrca de 2 centímetros de mercúrio. A 80ºC ela é de 35 centímetros de mercúrio e a 100ºC é de 76 centímetros de mercúrio, isto é, uma atmosfera padrão.

Evaporação e Ebulição

Pressão de vapor saturado. Seus valôres a temperaturas diferentes para três líquidos.

Que é ponto de ebulição de um líquido?

Quando você põe uma panela com água fria no fogo, o calor que ela recebe faz as moléculas da água se moverem mais depressa, de modo que a temperatura da água sobe. Após algum tempo, a água começa a ferver, bôlhas se formam nela e vêm para a superfície, e a temperatura permanece constante.

Se você aumentar o fogo, a água ferverá mais depressa, porém, sua temperatura não aumentará. Após começar a ebulição nunca aumente o gás para cozinhar o alimento mais depressa. Você desperdiçará gás.

A água em ebulição forma bôlhas porque a pressão do vapor da água é igual à pressão na superfície do líquido. Se aquela pressão fôsse menor, as bôlhas não se formariam. Nós definimos o ponto de ebulição de um líquido como a temperatura em que a pressão de vapor é igual à pressão sôbre o líquido.

Líquidos que se evaporam ràpidamente à temperatura ambiente têm pontos de ebulição baixos. À pressão atmosférica padrão, a água ferve a 100ºC, o álcool etílico a 78,5% o ar líquido a -190º e o hélio a -269ºC, isto é, quase 4 graus acima do zero absoluto.

Evaporação e Ebulição

Pontos de ebulição e solidificação de líquidos. Mesmo o ar, o hidrogênio e o hélio podem ser liquefeitos.

- Como depende da pressão o ponto de ebulição?

A pressão padrão, 76 centímetros de mercúrio, a água ferve a 100ºC. Suponha que a pressão fique maior que 1 atmosfera. A água então deve ser aquecida mais, antes que a sua pressão de vapor iguale a pressão à superfície e a água ferva. Numa caldeira de locomotiva a pressão pode ser de 15 atmosferas; o ponto de ebulição pode ser 200ºC.

Muitas donas de casa usam panelas de pressão que são fechadas com segurança, de modo que a pressão nelas pode chegar até 2 atmosferas. A temperatura numa panela de pressão é cêrca de 110ºC e os alimentos podem ser cozinhados duas ou três vêzes mais ràpidamente que numa panela aberta.

A fervura em panela aberta não mata certos micróbios. É perigoso enlatar certos tipos de vegetais não ácidos, como feijão e ervilha, sem cozinhá-los em panelas de pressão.

Evaporação e Ebulição

Uma panela de pressão. Ela cozinha em um têrço do tempo em que uma panela aberta cozinha.
Diminuindo a pressão numa vasilha você baixa o ponto de ebulição da água. Na cidade de Campos de Jordão, a 1.600 metros acima do nível do mar, a pressão atmosférica é 15 centímetros de mercúrio menor que ao nível do mar. A água ferve a 95ºC. Um ôvo fervido durante 5 minutos em Campos de Jordão não é mais duro que se fôsse fervido durante 4 minutos no Rio de Janeiro.

Evaporação e Ebulição

Um Gêiser espouca. Uma vez por hora, êste geiser atira vapor e água fervente a 45 m de altura. Então, no interior da terra, o poço do gêiser se enche aos poucos de água. As rochas quentes no fundo do poço aquecem a água; por causa do grande pêso da água acima, porém, a água não ferve até chegar a uma temperatura bem acima, de 100ºC. Quando ela ferve a "rôlha" de água mais fria é atirada violentamente para cima com o vapor.

Por que a evaporação esfria um líquido?

Molhe em álcool suas mãos e sopre-as para fazer o álcool evaporar-se ràpidamente; suas mãos ficarão frias. Prenda um pedaço de pano envolvendo o bulbo de um termômetro; mergulhe-o em água e agite o termômetro ao ar para fazer a água evaporar-se. A temperatura do bulbo baixará de vários graus.

A evaporação esfria um líquido porque são as moléculas que se movem mais ràpidamente as que escapam mais fàcilmente, deixando no líquido as moléculas menos velozes.

Como essas moléculas se movem mais devagar, elas possuem menor energia cinética, e a temperatura do líquido se torna por isso menor. A evaporação sempre esfria o líquido exceto se lhe fôr comunicado calor adicional.

Fonte: www4.prossiga.br

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