O que é vaporização?

Vaporização é o processo físico em que uma amostra no estado líquido muda para o estado gasoso. É um processo endotérmico, ou seja, que envolve a absorção de energia térmica através de trocas de calor. É um processo físico que depende de três fatores externos: pressão ambiente, temperatura do corpo e superfície de contato, sendo influenciado, principalmente, pela natureza do líquido.

Leia também: Você sabe o que é condensação?

Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre vaporização
• 2 - Afinal, o que é vaporização?
• 3 - Como acontece a vaporização?
• 4 - Tipos de vaporização
• 5 - Fatores que influenciam a vaporização
• 6 - Vaporização, ebulição e evaporação
• 7 - Exercícios resolvidos sobre vaporização

Resumo sobre vaporização

• Vaporização é a mudança do estado líquido para o estado gasoso.
• A condensação ocorre através de um processo endotérmico, em que uma substância ganha energia térmica.
• A vaporização tem dois tipos distintos: a evaporação e a ebulição.
• Os principais fatores externos que interferem na vaporização são: pressão, temperatura e a superfície de contato.
• A diferença entre evaporação e ebulição está no tempo envolvido no processo. Enquanto a evaporação é lenta e superficial, a ebulição ocorre de forma rápida e em toda a amostra do líquido.                                                                                                                                                                                                    

Afinal, o que é vaporização?

A vaporização é um processo físico/químico responsável pela mudança do estado físico líquido para o estado físico gasoso. Para que isso ocorra, as moléculas do líquido devem absorver energia térmica através de um processo endotérmico. Dessa forma, as moléculas intensificam seu estado de agitação com o aumento de energia cinética. Como consequência, essas moléculas ocupam mais espaço e tendem a escapar da superfície do líquido para a atmosfera.

Como acontece a vaporização?

A vaporização ocorre quando uma amostra líquida recebe energia térmica através de trocas de calor, ocasionando o aumento da energia cinética das moléculas e, consequentemente, um movimento mais rápido dessas moléculas. Dessa forma, elas tornam-se mais distantes, dentro da estrutura material, separando-se da superfície e mudando de estado. As etapas da vaporização são as seguintes:

1. Ganho de energia térmica: Quando o líquido é aquecido, ou exposto em um ambiente com energia suficiente para isso, suas moléculas irão sofrer um processo endotérmico e absorver energia térmica.
2. Aumento da agitação das moléculas: A energia absorvida converte-se em energia cinética para as moléculas, aumentando a velocidade e a agitação dessas moléculas.
3. Fuga das moléculas: As moléculas na superfície do líquido, com o aumento da velocidade de agitação, podem escapar caso a energia cinética torne-se maior do que a energia de ligação molecular.

É possível acompanhar as condições de vaporização, de pressão e de temperatura, através de um diagrama de fases:

Tipos de vaporização

Existem duas formas principais de vaporização, que se diferenciam pela velocidade e pela forma como o processo ocorre:

• Evaporação: Processo lento e gradual, que ocorre apenas na superfície do líquido. Pode acontecer em qualquer temperatura, mesmo abaixo do ponto de ebulição. Exemplo: roupas secando no varal, formação de nuvens e evaporação de substâncias como acetona.

• Ebulição: Processo intenso e acelerado que ocorre em toda a massa do líquido. Ocorre em uma temperatura específica e constante, para cada substância (conhecido como ponto de ebulição). É caracterizado pela formação de bolhas, por conta do movimento de convecção da massa de líquido. Por exemplo, a fervura da água a 100 °C.

Fatores que influenciam a vaporização

• Temperatura: Quanto maior a temperatura, maior a energia das moléculas e, consequentemente, maior a taxa de vaporização.
• Pressão atmosférica: Afeta diretamente o ponto de ebulição. Em locais de alta altitude, onde a pressão atmosférica é menor, a vaporização ocorre em temperaturas mais baixas.
• Superfícies de contato: Quanto maior a área superficial do líquido, exposta em uma troca de calor, mais acelerada será a vaporização.
• Natureza do líquido: Líquidos com alta volatilidade (forças moleculares mais fracas) possuem mais facilidade para sofrer vaporização, com pontos de ebulição mais baixos.
• Vento/ventilação: O vento ajuda a remover as moléculas de vapor na superfície do líquido, impedindo que muitas condensem, o que acelera a evaporação. Por exemplo, roupas no varal.

Vaporização, ebulição e evaporação

É muito comum haver confusão entre os nomes, mas é preciso destacar as características fundamentais de cada conceito. A vaporização é a transformação de uma amostra do estado líquido para o gasoso, podendo ser descrita como evaporação e como ebulição. A respeito da evaporação e da ebulição, é possível separar os seguintes pontos:

Acesse também: Fusão — a mudança de estado físico da matéria do sólido para o líquido

Exercícios resolvidos sobre vaporização

Questão 1

Um professor, para ilustrar o aquecimento de uma amostra de água, posiciona um recipiente condutor sobre uma fonte de calor, com um termômetro construído por ele mesmo. Os alunos observam a temperatura da amostra subir de forma gradativa até atingir um valor, mantendo-se constante. Mesmo sem ver o número da escala utilizada, os alunos podem afirmar que

A) a temperatura da água ultrapassou os 100 °C.

B) a temperatura da água não chegou em 100 °C.

C) a temperatura da água chegou aos 100 °C e depois regrediu.

D) a temperatura da água parou em 100 °C.

Resolução:

Alternativa D.

A água, na sua forma líquida, mantém-se nesse estado em um intervalo de 0 °C e 100 °C. Conforme a água é aquecida, ao chegar em 100 °C, a amostra irá começar um processo de mudança de estado, deixando de absorver calor sensível e passando a absorver calor latente.

Questão 2

Para ferver 1 litro de água em uma panela, um aluno gastou cerca de 20 minutos ao usar a boca mais potente do seu fogão. Porém, ao analisar as trocas de calor envolvidas, ele chegou à conclusão de

A) que a água só precisa chegar em 100 °C e depois não requer mais nenhuma troca de calor.   

B) que a água após chegar em 100 °C precisa continuar trocando calor para ativar sua mudança de estado.  

C) que a água pode ferver antes de chegar em 100 °C por conta da potência da boca do fogão.

D) que a água só precisa de calor latente durante seu aquecimento.

Resolução

Alternativa B.

Para que possa ferver, a água deve atingir a temperatura de 100 °C após o seu aquecimento. Após esse ponto, o calor absorvido pela amostra será na forma de calor latente, sem variação de temperatura.

Fontes

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl (colab.). Fundamentos de física: gravitação, ondas e termodinâmica, volume 2. 10. ed. Rio de Janeiro: LTC - Livros Técnicos e Científicos, 2016.

HEWITT, P. G. Física conceitual. 9. ed. Porto Alegre: Bookman, 2002.