Evaporação e ebulição

Evaporação e ebulição

O que acontece com um líquido durante a evaporação e a ebulição? O ponto de ebulição do líquido depende do quê?

Química

Palavras-chave

evaporação, ebulição, mudança de fase, ponto de ebulição, pressão, transferência de calor, temperatura, pressão atmosférica, estado da matéria, água, líquido, mudança de temperatura, física, termodinâmica, água a ferver, propriedade física, química

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Cenas

Evaporação

  • vapor insaturado - A quantidade de moléculas que saem do líquido é maior que a quantidade que entra novamente.
  • líquido
  • vapor - Líquido evaporado.
  • superfície do líquido
  • vapor saturado - A quantidade de moléculas que saem do líquido e a quantidade que entra novamente estão em equilíbrio.

Nos líquidos, a atração entre as partículas é forte o suficiente para que elas permaneçam em contato à medida que passam umas pelas outras. Enquanto se movem, constantemente colidem entre si, transferindo energia. Se algumas partículas na superfície do líquido receberem energia suficiente, elas poderão deixar do líquido. Esse Fenômeno é chamado de evaporação.

Durante a evaporação, partículas que têm mais energia que a média deixam o líquido, de modo que as partículas que permanecem têm menos que a energia média. Ou seja, a temperatura do líquido diminui. Esta é a razão pela qual sentimos frio quando nosso corpo está molhado, pois a evaporação implica redução de calor.

A velocidade de evaporação é significativamente influenciada pela área da superfície e temperatura do líquido, pela umidade do espaço acima da superfície do líquido e pelo movimento do ar.

Vapor saturado

  • vapor saturado - A quantidade de moléculas que saem do líquido e a quantidade que entra novamente estão em equilíbrio.
  • Quando comprimido, o vapor saturado condensa-se. A sua pressão não aumenta. - A pressão do vapor saturado depende apenas da temperatura.
  • líquido
  • pistão

Quando um líquido se evapora em um espaço fechado, mais e mais partículas evaporadas se reúnem acima da superfície do líquido. Muitas dessas partículas, no entanto, condensam e se reinserem no líquido.

Quando os processos de evaporação e condensação atingem o estado de equilíbrio, o vapor saturado se forma dentro do espaço fechado.

As partículas de vapor colidem com a parede do recipiente, exercendo pressão sobre ela. A pressão do vapor depende apenas da temperatura: quanto maior a temperatura, maior será a pressão. Quando um gás é comprimido, sua pressão aumenta. No entanto, quando o vapor é comprimido, ele se condensa e sua pressão permanece inalterada. Essa é a diferença mais importante entre um gás e um vapor.

Ebulição

  • bolhas de vapor - São formadas dentro da água fervente.
  • líquido
  • pressão atmosférica - Seu valor médio ao nível do mar é de cerca de 101.000 Pa.
  • termômetro
  • pressão da bolha de vapor - A sua pressão depende da temperatura.
  • moléculas de água
  • bolha de vapor

A transição de fase da fase líquida para a fase gasosa pode ocorrer de duas maneiras diferentes: por ebulição ou por evaporação.

A evaporação ocorre apenas na superfície, enquanto durante a fervura as bolhas de vapor se formam dentro do líquido e sobem para a superfície.

Esse processo só pode acontecer se a pressão exercida pelo vapor saturado atingir a pressão do ar externo a uma determinada temperatura. Caso contrário, a pressão do ar faria com que as bolhas de vapor recentemente formadas colapsassem. Ou seja, para que a ebulição ocorra, é necessária uma temperatura adequadamente alta ou baixa pressão de ar.

Ponto de ebulição

  • Baixa pressão atmosférica o ponto de ebulição da água é inferior
  • Pressão atmosférica normal o ponto de ebulição da água é 100 °C
  • 0 m
  • 100 °C
  • 89,6 °C
  • 3.000 m
  • 74 °C
  • 8.000 m
  • 70,6 °C
  • 10.000 m

O ponto de ebulição dos líquidos depende da pressão.

A água ferve a 100 °C sob pressão atmosférica normal. No entanto, se a pressão for menor, por exemplo, em montanhas altas, o ponto de ebulição também é menor.
Sob alta pressão, no entanto, o ponto de ebulição da água aumenta. É por isso que podemos cozinhar os alimentos mais rapidamente a temperaturas acima de 100 °C em uma panela de pressão selada.

Panela de pressão

  • água de alta temperatura - A temperatura de um líquido em uma panela de pressão é maior que o ponto de ebulição de um líquido em uma panela aberta.
  • válvula - Permanece fechada se a pressão interna de vapor não atingir a pressão máxima necessária. Se a pressão crescer acima do limite predefinido dentro da panela de pressão, a válvula se abre, permitindo que o vapor escape, mantendo assim a pressão constante.
  • vapor de alta pressão - Se um líquido for aquecido em um espaço fechado, a pressão de vapor no interior será maior que a pressão atmosférica no exterior.
  • termômetro
  • pressão do vapor

Uma panela de pressão é um recipiente que, quando selado, ferve a água a uma temperatura superior ao seu ponto de ebulição normal acima dos 100 °C, permitindo que os alimentos sejam cozidos mais rapidamente.

A razão para o alto ponto de ebulição é que a tampa torna a panela de pressão hermética, evitando que o vapor escape. A pressão do vapor é muito maior que a pressão do ar externo e, por causa disso, o ponto de ebulição do líquido no recipiente aumenta.

Em um certo tipo de panela de pressão, a pressão interna é controlada por uma válvula de peso na parte superior da tampa. Quanto maior o peso da válvula, maior a pressão de vapor no fogão e, portanto, maior o ponto de ebulição do líquido no interior.

Cavitação

  • parte dianteira das pás da hélice - alta pressão
  • parte traseira das pás da hélice - baixa pressão - Nos pontos da hélice em que a pressão da água é baixa, a água pode começar a ferver.

A cavitação ocorre quando um objeto, por exemplo, uma hélice, se move rapidamente na água. Em certos pontos da superfície do objeto em movimento rápido, a pressão do líquido pode diminuir e, como conseqüência, o líquido pode ferver e formar bolhas de vapor.

Se essas bolhas ou cavidades atingirem uma região onde a pressão é maior, elas colapsam quase instantaneamente. À medida que as bolhas colapsam, uma quantidade significativa de energia é liberada na forma de onda de choque acústico, que, além do barulho, também pode causar danos na superfície do objeto.

No caso de bombas e hélices, é muito importante minimizar os efeitos nocivos da cavitação. No entanto, esse recurso pode ser utilizado para limpar a superfície de certos objetos.

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