Quando a água ferve e evapora pode-se dizer que ela entrou em ebulição
O ponto de ebulição (PE) representa a temperatura em que uma substância atinge e muda do estado líquido para o estado gasoso. Variáveis como pressão atmosférica, altitude, composição e massa da substância influenciam no processo de mudança de estado físico.
De forma geral, a matéria possui três estados físicos: sólido, líquido e gasoso, que podem transforma-se entre si de acordo com a temperatura e pressão.
• Fusão (sólido -> líquido);
• Solidificação (líquido -> sólido);
• Vaporização (líquido -> gasoso);
• Sublimação (gasoso -> sólido);
• Condensação ou liquefação (gasoso -> líquido).
A vaporização, onde ocorre o ponto de fusão, pode acontecer de três modos distintos:
• Calefação: a mudança de estado físico acontece de forma rápida e quase instantânea. Por exemplo, gotas de água jogadas em uma panela em aquecimento;
• Ebulição: no caso da água é conhecido popularmente como “fervura”, isso porque para que ocorra a mudança de estado físico a substância deve receber calor (energia) para que as partículas unidas se separem e aconteça a transformação de estado físico;
• Evaporação: processo de mudança do estado líquido para o gasoso de forma gradual. Por exemplo, as roupas que secam no varal.
O ponto de ebulição da água
Quando a água é colocada para esquentar em uma panela, a transformação do estado líquido para o gasoso acontece por etapas. Inicialmente, com o aquecimento da substância, as suas partículas se agitam e bolhas de vapor são formadas no fundo da panela.
Essas bolhas estão na parte inferior do recipiente, pois a pressão atmosférica dentro delas é menor. Na medida que recebem mais calor, a água esquenta e a pressão dentro das bolhas se iguala ao ambiente, fazendo com que elas subam para superfície e entrem em ebulição.
Mesmo com o contínuo aquecimento da água, durante o processo de ebulição ela não muda de temperatura. A energia recebida serve apenas para promover a agitação e o afastamento das suas partículas.
A água é uma substância pura que apresenta ponto de ebulição em 100º C, ao nível do mar (1 atm ou 760 mmHg). Deste modo, a sua temperatura não irá ultrapassar os 100º C na forma líquida e permanecerá constante até ser transformada em vapor.
Calor latente e ponto de ebulição
O calor latente corresponde à quantidade de calor recebida ou cedida por um matéria durante o processo de transformação de estado físico. Essa valor se modifica de acordo com a composição e estrutura da substância.
Na mudança da fase líquida para a fase gasosa, o calor latente é chamado de calor latente de vaporização (Lv) e é representado pela fórmula:
Q = Lv. M
Onde,
Q: quantidade de calor (cal ou J)
m: massa (g ou Kg)
Lv: calor latente de vaporização (cal/g ou J/Kg)
Confira abaixo a tabela com calor latente de vaporização e ponto de ebulição de algumas substâncias:
| Substância | Ponto de ebulição - Temperatura ( º C) | Calor latente de vaporização - Lv (cal/g) |
| Ferro | 2.880 | 1.155 |
| Ouro | 2.660 | 377 |
| Água | 100 | 539,6 |
| Enxofre | 445 | 75 |
| Mercúrio | 356,5 | 65 |
| Etanol | 78,3 | 204 |
| Oxigênio | -182,9 | 50,9 |
Influências da pressão e da altitude no ponto de ebulição
É sabido que a água atinge seu PE em 100º C, ao nível do mar. A pressão atmosférica e a altitude exercem influências diretas no processo de ebulição, sendo assim essas variáveis podem alterar o PE da água.
Para exemplificar essa relação, podemos observar a localização de três regiões: as cidades de Salvador e São Paulo e o Monte Everest (cordilheira do Himalaia). Todos esses locais possuem altitudes diferentes, logo a pressão exercida sobre as matérias não será igual.
A cidade de Salvador possui altitude 0 em relação ao nível do mar (pressão de 760 mmHg) e ponto de ebulição da água em 100º C. Já a cidade de São Paulo possui altitude de 750 m em relação ao nível do mar (pressão atmosférica de 700 mmHg) e ponto de ebulição da água em 97º C.
Salvador é uma cidade que está no nível do mar e PE da água é 100º C. (Foto: Wikipédia)
Já o Monte Everest, considerado o ponto mais alto da Terra, a altitude no local chega a 8.848 m acima do nível do mar (pressão 240 mmHg) e o ponto de ebulição da água é em aproximadamente 72º C.
O Monte Everest é local com altas altitudes e o PE da água é 71º C. (Foto: Pixabay)
Essas variações no ponto de ebulição acontecem porque quanto maior a pressão atmosférica, mais dificuldade as moléculas da água têm para se movimentarem e mudar de estado físico. Já em locais de altas altitudes, a pressão atmosférica é menor e as moléculas têm mais mobilidade.
Com base nas informações anteriores é possível estabelecer as seguintes relações:
• Quanto maior a altitude em relação ao nível do mar, menor a pressão atmosférica;
• Quanto maior a pressão atmosférica, maior o ponto de ebulição;
• Quanto menor a altitude, maior a pressão atmosférica e maior o ponto de ebulição.