Experimento 7.pdf - 1 Introdu¸c˜ ao As mudan¸cas de fase...

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1 Introdu¸ ao As mudan¸cas de fase da ´agua se relacionam com a press˜ao e a temperatura da seguinte forma: Figura 1 Veja que, pelo gr´ afico, a 1 atm a ´agua l´ ıquida se solidifica a 0 C e ferve a 100 C , o que ´ e o esperado. Al´ em disso, pelo diagrama ´ e f´ acil ver que, por exemplo, quanto maior a press˜ ao, maior a temperatura necess´aria para fervˆ e-la. Analogamente, quanto menor a press˜ao menor a temperatura de liquefa¸ c˜ao. No experimento trataremos mais especificamente da passagem da ´ agua l´ ıquida para vapor de ´agua: Figura 2: Curva de press˜ ao de vapor Quando come¸ ca o processo de vaporiza¸c˜ ao, as mol´ eculas est˜ ao deixando a superf´ ıcie ıquida e passando para a fase gasosa. Mas, ao mesmo tempo, mol´ eculas que est˜ ao no estado gasoso colidem com a superf´ ıcie do recipiente e voltam ao estado l´ ıquido. Dito isso, podemos falar dos conceitos de vapor saturado e press˜ ao de vapor. Vapor saturado ´ e quando o n´umero de 1
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mol´ eculas que sa´ ı do estado l´ ıquido ´ e igual ao n´umero de mol´ eculas que voltam a ele. Press˜ ao de vapor ´ e a press˜ao exercida pelo o vapor saturado no l´ ıquido. Pela lei de Dalton, a press˜ ao total de um g´as ´ e igual a soma das press˜oes parciais dos componentes da mistura gasosa, desde que esses n˜ ao estejam reagindo entre si. E a press˜ao parcial de uma componente do g´as ´ e igual a press˜ ao que ela exerceria se fosse a ´unica componente da mistura. Este ´ e o caso do ar atmosf´ erico, que ´ e uma mistura de gases e vapor de ´agua. Definiremos umidade relativa do ar, U r , como sendo a raz˜ ao entre a press˜ ao parcial de vapor, P p , e a press˜ao de vapor, P v : U r = P p P v (1) Observe que se a umidade do ar ´ e 100%, ent˜ ao o ar est´a saturado de ´ agua, ou seja, a press˜ ao exercida pelo vapor sobre o l´ ıquido seria tal que o n´umero de mol´ eculas que deixaria o estado l´ ıquido ´ e igual ao n´umero de mol´ eculas que retornariam a ele. Logo, a press˜ao de vapor ´ e, de fato, a press˜ ao m´ axima que o vapor pode exercer. A press˜ao de vapor, ent˜ao, ser´ a dada pelo momento em que ´ agua l´ ıquida e vapor de ´ agua coexistem. Logo, para determina-la, podemos diminuir a press˜ ao de um recipiente fechado com ´ agua l´ ıquida at´ e que isso ocorra. Quando o vapor esta saturado dessa forma, n˜ ao ´ e poss´ ıvel alterar sua densidade ou sua press˜ao sem alterar sua temperatura. Se, nesse estado, tentarmos reduzir mais a press˜ao, a taxa de evapora¸c˜ ao se tornar´a maior que a de condensa¸ c˜ao at´ e que haja equil´ ıbrio novamente, ou seja, mais vapor ser´a produzido, aumentando a densidade, mas mantendo a press˜ ao de vapor constante. Por outro lado, se houver aumento de temperatura, a taxa de vaporiza¸c˜ao aumentar´ a. Tendo mais mol´ eculas passando para o estado gasoso, teremos aumento de press˜ ao, o que, por consequˆ encia, aumenta o n´umero de colis˜ oes com a superf´ ıcie e o n´umero de mol´ eculas
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