Na imagem 2 o que acontece com o recipiente que contém água fervendo

Geralmente quando lavamos algo, como por exemplo, roupas, achamos que o certo é colocá-las ao Sol para que sequem mais rapidamente. Ao prepararmos um chá ou café, também percebemos que com o passar do tempo a água aquece até entrar em ebulição. Somente a partir desse momento (ebulição) é que pensamos que a água evapora. Mas aí vem a pergunta: por que as roupas secam no varal?

As roupas secam no varal pelo fato de um líquido poder passar para o estado de vapor mesmo com uma temperatura menor do que a temperatura de ebulição. Sob pressão de 1 atm, em relação ao nível do mar, a água ferve a 100ºC, no entanto essa mesma água pode passar para o estado de vapor com temperatura menor que 100ºC. Sabemos disso, pois, como citado anteriormente, as roupas molhadas colocadas no varal secam à temperatura ambiente. Esse tipo de evaporação também ocorre nos lagos, nos rio e nos mares.

De acordo com a figura acima vemos que algumas moléculas que compõem o líquido possuem energia cinética maior do que o normal e outras possuem energia cinética menor que o normal. As moléculas com mais energia cinética conseguem escapar para o meio externo pelo fato de possuírem maior energia cinética do que outras moléculas. Quando essas moléculas escapam do líquido elas produzem uma vaporização superficial denominada evaporação.

Caso a quantidade de moléculas que deixam o líquido seja maior do que a quantidade de moléculas que entram, teremos como resultado a evaporação. Porém podemos dizer que a intensidade do processo de evaporação depende da tensão superficial do líquido.

Assim, podemos definir a evaporação como sendo uma vaporização do líquido que se dá na sua superfície livre, a uma temperatura menor do que a temperatura de ebulição. Como a evaporação decorre da grande energia cinética de algumas moléculas, ela é favorecida pelo aumento de temperatura, ou seja, quanto maior for a temperatura, maior será a intensidade da evaporação.

O valor da temperatura de ebulição da água, de outros líquidos e de soluções é influenciado pela pressão atmosférica.

É bem sabido que o ponto de ebulição da água ao nível do mar (pressão atmosférica igual a 1 atm ou 760 mmHg e altitude igual a zero) é igual a 100ºC. No entanto, se fervermos a água em Brasília, o valor da temperatura de ebulição será um pouco menor, aproximadamente igual a 98,3ºC. Isso ocorre porque Brasília possui uma altitude acima do nível do mar, possuindo uma pressão atmosférica menor e, com isso, o ponto de ebulição da água também será menor.

Quanto maior a altitude, menor será o ponto de ebulição. Por exemplo, o Monte Everest fica na Cordilheira do Himalaia, cuja altitude é de 8848m e sua pressão atmosférica é de 240 mmHg. Nesse local, a água entra em ebulição muito mais rápido do que ao nível do mar, possuindo um ponto de ebulição de aproximadamente 71°C.

O contrário também ocorre, em lugares que ficam abaixo do nível do mar, a água ferverá a uma temperatura maior do que 100ºC, porque a pressão será maior, como mostra o gráfico abaixo:

Mas por que a pressão atmosférica exerce essa influência no ponto de ebulição?

Para entender isso, vejamos o que é a ebulição. Quando colocamos a água para aquecer, a energia recebida pelas moléculas possibilita que elas passem para o estado de vapor. Inicialmente podemos ver no fundo do recipiente a formação de bolhas de vapor de água, e só depois de receber mais energia na forma de calor é que essas bolhas sobem e são liberadas na superfície, entrando em ebulição.

As bolhas ficam no fundo do recipiente porque a pressão atmosférica exerce uma força sobre a superfície do líquido, como que empurrando a bolha de vapor para baixo. A pressão dentro da bolha vai aumentando cada vez mais, até que ela se iguala à pressão atmosférica e, dessa forma, sobe, entrando em ebulição. A temperatura no momento em que isso ocorre é o ponto de ebulição.

Assim, quanto maior for a pressão sobre a superfície, mais difícil será para suplantá-la e para o líquido entrar em ebulição, logo, o ponto de ebulição será maior. Por outro lado, se a pressão for menor, será mais fácil entrar em ebulição e o ponto de ebulição será menor.

Isso nos ajuda a entender o princípio de funcionamento da panela de pressão. Dentro dela a pressão sobre a água é bastante elevada, o que faz com que a água permaneça no estado líquido em temperaturas maiores que 100 ºC. Temperaturas mais elevadas aceleram as mudanças físicas e químicas que ocorrem durante o cozimento de alimentos.

No entanto, se quisermos cozinhar algum alimento em lugares de altitude muito elevada, como o Monte Everest, em panelas comuns, será muito difícil. Isso porque a água irá entrar em ebulição e secar antes mesmo que o alimento termine de cozinhar.

* Créditos da imagem de Brasília: gary yim e Shutterstock.com

A água, elemento precioso para a humanidade, apresenta três estados físicos quando entra em contato com diferentes temperaturas. Esses estados são:

• líquido;

• sólido;

• gasoso.

Em cada um dos estados físicos da água, as partículas constituintes da matéria estão agregadas de formas distintas.

Leia também: Qual é a importância da água para o nosso corpo?

Quais são os estados físicos da água?

No estado líquido, a água toma a forma do recipiente em que estiver armazenada, seja na natureza, como é o caso dos lagos, seja no dia a dia do ser humano, como nas garrafas que compramos no supermercado.

No estado gasoso, a água não possui forma. Nessa fase ela passa pelo processo de evaporação, quando deixa o estado líquido para entrar no estado gasoso. Isso acontece quando a água é aquecida até ferver e começa a evaporar. Quando a água é aquecida naturalmente pelo calor, ela evapora na atmosfera e forma gotículas, que dão origem às nuvens.

No estado sólido, a água tem forma regular. Isso acontece quando ela entra em contato uma menor temperatura e, assim, ela se solidifica. Encontramos esse estado da água no gelo, no iceberg, na neve e no granizo.

Veja também: Por que a água do mar é salgada?

Como são as mudanças de estado da água?

Como já vimos, a água passa por mudanças quando colocada em diferentes situações. Mas você sabe como cada mudança acontece? Vamos aprender agora!

É a passagem do estado líquido para o estado sólido. Isso só é possível quando a água atinge a temperatura de 0ºC. Isso acontece quando colocamos a água no congelador e ela se transforma em gelo.

É a mudança do estado gasoso para o estado líquido. Podemos perceber essa mudança ao cozinhar os alimentos. A água que está na panela ferve e forma, na tampa da panela, pequenas gotas d’água.

É a mudança do estado sólido para o líquido. Isso ocorre, por exemplo, quando tiramos o gelo do congelador e o colocamos em temperatura ambiente. Lembre-se de que, para a água se transformar em gelo, é necessário que ela chegue à temperatura de 0ºC. Em temperaturas maiores que 0ºC, o gelo começa a derreter.

Por fim, temos a sublimação, que acontece quando a água passa direto do estado gasoso para o estado sólido, sem precisar passar pelo estado líquido. Esse fenômeno acontece raramente na natureza, pois geralmente a água obedece a uma ordem natural, do líquido para o sólido ou do líquido para o gasoso.

Veja também: Por que a pele dos pés e mãos enruga na água?  

Atividade

1) Relacione as imagens com as suas descrições adequadas.

Resposta:

Conforme explicado no texto Estados Físicos da Água e suas Mudanças, a mudança do estado sólido para o líquido chama-se fusão. Assim sendo, o ponto de fusão é a temperatura em que uma substância pura que estava no estado sólido passa para o estado líquido.

Se você pegar um cubo de gelo que estava na geladeira a uma temperatura de -5 ºC e deixá-lo do lado de fora em um dia quente, o que vai acontecer? É simples, o cubo de gelo começará a derreter. Mas isso só vai acontecer um tempo depois que você o retirou da geladeira. Isso porque a temperatura do gelo começa a aumentar, passando de -5 ºC para -4 ºC, depois para -3 ºC e assim por diante até chegar em 0 ºC. Essa é a temperatura em que o gelo começa a derreter. Portanto, podemos dizer que o ponto de fusão ou temperatura de fusão do gelo é igual a 0ºC (ao nível do mar).

*Lembrando que ºC significa graus Celsius, que é uma medida de temperatura.

O mais interessante é que a temperatura permanece com o mesmo valor durante toda a mudança de estado físico. Isso quer dizer que, no caso do gelo, depois que ele atinge o ponto de fusão, sua temperatura fica fixa em 0 ºC até que todo o gelo passe para o estado líquido.

Isso pode ser visualizado em um gráfico como o mostrado logo a seguir. Observe que, até atingir a temperatura de fusão, a temperatura continuou subindo, mas quando se atingiu essa temperatura, ela permaneceu fixa com o passar do tempo, formando um patamar:

O ponto de ebulição é a temperatura em que uma substância pura passa do estado líquido para o estado de vapor. É o que acontece quando colocamos a água líquida que sai da torneira no fogo. A sua temperatura vai aumentando até atingir a temperatura de 100ºC, que é o ponto de ebulição da água (ao nível do mar).

Na figura a seguir, você pode observar que, quando o líquido é aquecido, ocorre um aumento da agitação das suas partículas, o que faz com que elas possam escapar para fora do recipiente e misturar-se ao ar. As bolhas formadas na temperatura de ebulição são bolhas de vapor de água.

No ponto de ebulição, acontece o mesmo que no ponto de fusão, ou seja, a temperatura permanece com o mesmo valor durante a mudança de estado.

O gráfico a seguir mostra o ponto de fusão (PF) e o ponto de ebulição (PE) da água:

Os pontos de fusão e ebulição são propriedades importantes das substâncias, pois cada uma possui uma temperatura de fusão e uma temperatura de ebulição específicas. Não existem duas ou mais substâncias com pontos de fusão e ebulição iguais. A única substância conhecida com ponto de fusão igual a 0 ºC e ponto de ebulição igual a 100º C, ao nível do mar, é a água.

Por isso, essas grandezas são usadas para identificar as substâncias. Veja alguns valores de pontos de fusão e ebulição para outras substâncias:

Entretanto, vale ressaltar que as temperaturas de fusão e ebulição somente terão valores fixos se a substância for pura. No caso de misturas, esses valores sofrem variações, ou seja, elas entram em ebulição em uma temperatura e terminam de mudar de estado físico em outra. Assim, os gráficos de mudanças de estado físico de misturas não possuem aqueles dois patamares fixos para o ponto de fusão e para o ponto de ebulição.

Por Jennifer Fogaça

Graduada em Química