Processo rápido da passagem do estado líquido para o estado gasoso
Vaporização é a transformação física do estado líquido para o estado gasoso. Distinta das etapas dos outros estados, o vapor não apresenta volume constante. Ele assume, portanto, a forma do recipiente no qual está acondicionado e as mudanças de temperatura geram grandes variações de seu volume e pressão. Existem três fenômenos principais do processo da vaporização que se subdivide em: evaporação, ebulição e calefação.
Água representada em um dos estados de vaporização: ebulição. (Foto: Pixabay)
Evaporação
A evaporação é um tipo de vaporização no qual a transformação de estado se dá de forma lenta e gradativa, um vez que recebe uma pequena quantidade de calor. A evaporação acontece porque a molécula que se encontra na superfície do líquido recebe energia (processo endotérmico) e escapa para fora.
No caso da água, por exemplo, a evaporação não acontece apenas quando é atingido o ponto de ebulição - com a pressão de 1 atm. A água está em constante evaporação, sendo que as moléculas da superfície evaporam e condensam constantemente.
Se comparado com a água, o álcool é outro experimento de vaporização que sucede em velocidades muito diferentes. Deixados dois copos em condição atmosférica e temperatura igual, dessas duas substâncias, é possível perceber que o álcool vaporiza e "some" muito mais rápido. Isto acontece em decorrência da sua volatilidade. Logo, líquidos com alta pressão de vapor, como o álcool, terão mais facilidade para evaporar, visto que vencerão mais rapidamente a pressão atmosférica.
Algumas condições influenciam na velocidade entre as moléculas para que ocorra a evaporação de líquidos, são:
• Temperatura: quanto mais aquecido estiver o líquido, mais rápido irá evaporar, mesmo que não atinja seu ponto de ebulição.
• Pressão: quanto menos pressão, a evaporação se dará de forma mais rápida sobre a superfície do líquido, visto que ela impede a saída das moléculas.
• Forças intermoleculares: quando as forças entre as moléculas dentro do líquido são intensas, haverá maior ligação entre suas partículas, por isso, torna-se mais difícil a evaporação.
• A concentração da substância evaporante no ar: se a quantidade da substância que está evaporando no ar for grande, mais devagar será a evaporação.
• A concentração de outras substâncias no ar: a evaporação poderá não ser favorável se houver uma grande quantidade de outras substâncias diferentes no ar, pois ele estará muito saturado.
• Superfície de contato: quanto mais ampla for superfície de contato, o líquido evapora mais rápido, pois existirá uma quantidade maior de partículas que poderão escapar na superfície em decorrência da unidade de volume.
Ebulição
A ebulição é um caso particular de vaporização. É a passagem do estado líquido para o gasoso, com formação de bolhas, agitação em toda a extensão e aumento de temperatura. Esse processo acontece de maneira rápida, pois a substância recebe uma alta quantidade de calor. Outro fator, além da temperatura constante, que faz uma substância líquida evaporar, por exemplo, é a pressão de vapor.
Um líquido entra em ebulição unicamente quando a sua pressão de vapor for igual a pressão realizada em sua superfície. Por exemplo, na cidade de Natal – que está próxima a nível do mar, com pressão atmosférica de 1 atm, ao aquecer a água, de preferência na panela, ela entrará em ebulição a 100°C.
No entanto, em uma cidade onde a altitude for maior, como Rio grande do Sul, por exemplo, a pressão atmosférica será menor. Logo, o ponto de ebulição será menor também.
Calefação
Calefação é também uma das principais formas de vaporização da matéria. Para que ela aconteça também é fundamental que exista aquecimento. Isso se explica por conta da transição do estado líquido para o estado gasoso, que é de forma endotérmica, ou seja, absorve energia. No estado gasoso, as partículas que fazem parte da matéria encontram-se mais espalhadas e mais agitadas, isto é, com maior energia cinética adquirida a partir da energia absorvida.
A calefação acontece quando um líquido, por exemplo, entra em contato com uma superfície que está a uma temperatura muito superior à sua temperatura de ebulição, causando uma rápida mudança de estado físico. Ao colocar uma panela para esquentar e depois de um tempo longo adicionar água líquida pura nessa superfície, a água se transforma em vapor ligeiramente, visto que a panela estava a um nível de temperatura superior à temperatura de ebulição da água.
O líquido no momento da calefação se divide em gotas, que distribuem calor e realizam movimentos rápidos e desordenados sobre a superfície quente. Este processo tem relação com a primeira lei da calefação, na qual afirma não ocorrer (com certeza) o contato entre o líquido e a superfície aquecida durante a transição de fase. A rápida vaporização das gotas líquidas mais próximas da superfície aquecida impedem o contato, formando uma espécie de barreira.
A segunda lei fala sobre a temperatura do líquido que está sofrendo a calefação, que deve ser sempre inferior à sua temperatura de ebulição. Como dito acima, uma vez que a transformação é rápida não dá tempo para o aquecimento do líquido.
Curiosidade
Você sabe por que o leite transborda e não evapora como a água? Porque na água as bolhas de vapor que se formam sobem para a superfície do líquido e explodem sem encontrar nenhum impedimento. O leite, por sua vez, possui outras substâncias como proteínas e gordura, e não permite que as bolhas passem e se rompam.
Essas substâncias, que constituem 13% do volume do leite, deixam o líquido mais grudento, logo a elevação das bolhas de leite se tornam mais difícil do que na água. O calor altera o formato das moléculas de algumas proteínas e criam uma espécie de malha. Isso mantém as bolhas de vapor, que não estouram, mas aumentam de tamanho, fazendo espuma e transbordando. Ao mexer o leite não há a formação de bolhas liberando o vapor. Dessa forma ele não transborda.