No mundo ao nosso redor, uma enorme variedade de diferentes fenômenos e processos físicos estão acontecendo constante e continuamente. Um dos mais importantes é o processo de evaporação. Existem vários pré-requisitos para esse fenômeno. Neste artigo, analisaremos cada um deles com mais detalhes.
O que é evaporação?
Este é o processo de conversão de substâncias em um estado gasoso ou vaporoso. É típico apenas para substâncias de consistência líquida. No entanto, algo semelhante é observado nos sólidos, apenas esse fenômeno é chamado de sublimação. Isso pode ser visto pela observação cuidadosa dos corpos. Por exemplo, uma barra de sabão seca com o tempo e começa a rachar, isso se deve ao fato de que as gotículas de água em sua composição evaporam e entram no estado gasoso H2O.
Definição em física
A evaporação é um processo endotérmico em que a fonte de energia absorvida é o calor de transição de fase. Inclui dois componentes:
- uma certa quantidade de calor necessária para vencer as forças moleculares de atração quando há uma ruptura entre as moléculas conectadas;
- calor necessário para o trabalho de expansão das moléculas no processo de conversão de substâncias líquidas em vapor ou gás.
Como isso está acontecendo?
A transição de uma substância do estado líquido para o gasoso pode ocorrer de duas maneiras:
- A evaporação é um processo no qual as moléculas escapam da superfície de uma substância líquida.
- Ebulição é o processo de vaporização de um líquido, trazendo a temperatura para o calor específico de ebulição de uma substância.
Apesar de ambos os fenômenos transformarem uma substância líquida em gás, existem diferenças significativas entre eles. A ebulição é um processo ativo que ocorre apenas a uma certa temperatura, enquanto a evaporação ocorre sob quaisquer condições. Outra diferença é que a ebulição é característica de toda a espessura do líquido, enquanto o segundo fenômeno ocorre apenas na superfície das substâncias líquidas.
Teoria Cinética Molecular da Evaporação
Se considerarmos este processo no nível molecular, então acontece da seguinte forma:
- Moléculas em substâncias líquidas estão em constante movimento caótico, todas elas têm velocidades completamente diferentes. Enquanto isso, as partículas são atraídas umas pelas outras devido às forças de atração. Toda vez que eles colidem um com o outro, suas velocidades mudam. Em algum momento, alguns desenvolvem velocidade muito alta, permitindo que eles superem as forças da gravidade.
- Esses elementos, que apareceram na superfície do líquido, possuem tal energia cinética que são capazes de superarligações intermoleculares e deixam o líquido.
- São essas moléculas muito mais rápidas que saem da superfície de uma substância líquida, e esse processo ocorre constante e continuamente.
- Uma vez no ar, eles se transformam em vapor - isso é chamado de vaporização.
- Como consequência disso, a energia cinética média das partículas restantes torna-se cada vez menor. Isso explica o resfriamento do líquido. Lembre-se de como na infância fomos ensinados a soprar um líquido quente para que esfriasse mais rápido. Acontece que aceleramos o processo de evaporação da água e a temperatura caiu muito mais rápido.
De quais fatores depende?
Existem muitas condições necessárias para que este processo ocorra. Vem de todos os lugares onde as partículas de água estão presentes: são lagos, mares, rios, todos os objetos molhados, as capas dos corpos de animais e pessoas, bem como folhas de plantas. Pode-se concluir que a evaporação é um processo muito significativo e indispensável para o mundo circundante e todos os seres vivos.
Aqui estão os fatores que influenciam esse fenômeno:
- A taxa de evaporação depende diretamente da composição do próprio líquido. Sabe-se que cada um deles tem suas próprias características. Por exemplo, aquelas substâncias nas quais o calor de vaporização é menor serão convertidas mais rapidamente. Vamos comparar dois processos: evaporação do álcool e água comum. No primeiro caso, a conversão para o estado gasoso ocorre mais rapidamente, pois o calor específico de vaporização e condensação para o álcool é de 837 kJ/kg, e para a água quase três vezesmais - 2260 kJ/kg.
- A velocidade também depende da temperatura inicial do líquido: quanto mais alta, mais rápido o vapor é formado. Como exemplo, tomemos um copo de água, quando há água fervendo dentro do recipiente, a vaporização ocorre a uma taxa muito maior do que quando a temperatura da água é menor.
- Outro fator que determina a velocidade desse processo é a área superficial do líquido. Lembre-se de que a sopa quente esfria mais rápido em uma tigela de diâmetro grande do que em um pires pequeno.
- A taxa de distribuição das substâncias no ar determina em grande parte a taxa de evaporação, ou seja, quanto mais rápida ocorre a difusão, mais rápida ocorre a vaporização. Por exemplo, com ventos fortes, gotículas de água evaporam mais rápido da superfície de lagos, rios e reservatórios.
- A temperatura do ar na sala também desempenha um papel importante. Falaremos mais sobre isso abaixo.
Qual é o papel da umidade do ar?
Devido ao fato de que o processo de evaporação ocorre de todos os lugares de forma contínua e constante, sempre há partículas de água no ar. Na forma molecular, eles se parecem com um grupo de elementos H2O. Os líquidos podem evaporar dependendo do volume de vapor de água na atmosfera, esse coeficiente é chamado de umidade do ar. Ele vem em dois tipos:
- Umidade relativa é a razão entre a quantidade de vapor de água no ar e a densidade do vapor saturado na mesma temperatura como uma porcentagem. Por exemplo, uma pontuação de 100% indicaque a atmosfera está completamente saturada com moléculas de H2O.
- O absoluto caracteriza a densidade do vapor de água no ar, denotada pela letra f e mostra a quantidade de moléculas de água contidas em 1m3 ar.
A conexão entre o processo de evaporação e a umidade do ar pode ser determinada da seguinte forma. Quanto menor a umidade relativa do ar, mais rápida será a evaporação da superfície da terra e de outros objetos.
Evaporação de várias substâncias
Em diferentes substâncias, esse processo ocorre de maneira diferente. Por exemplo, o álcool evapora mais rápido do que muitos líquidos devido ao seu baixo calor específico de vaporização. Muitas vezes, essas substâncias líquidas são chamadas de voláteis, porque o vapor de água literalmente evapora delas em quase qualquer temperatura.
O álcool também pode evaporar mesmo à temperatura ambiente. No processo de preparação do vinho ou da vodka, o álcool é conduzido pelo luar, atingindo apenas o ponto de ebulição, que é aproximadamente igual a 78 graus. No entanto, a temperatura real de evaporação do álcool será um pouco maior, pois no produto original (por exemplo, mosto) é uma combinação com vários óleos aromáticos e água.
Condensação e sublimação
O seguinte fenômeno pode ser observado toda vez que a água ferve na chaleira. Observe que quando a água ferve, ela muda do estado líquido para o estado gasoso. Acontece assim: um jato quente de vapor d'água comvoa para fora da chaleira através de seu bico em alta velocidade. Neste caso, o vapor formado não é visível diretamente na saída da bica, mas a uma curta distância dela. Este processo é chamado de condensação, ou seja, o vapor de água engrossa a tal ponto que se torna visível aos nossos olhos.
A evaporação de um sólido é chamada de sublimação. Ao mesmo tempo, passam do estado de agregação para o estado gasoso, contornando o estado líquido. O caso mais famoso de sublimação está associado aos cristais de gelo. Na sua forma original, o gelo é sólido; em temperaturas acima de 0°C, começa a derreter, assumindo o estado líquido. No entanto, em alguns casos, em temperaturas negativas, o gelo passa para a forma de vapor, contornando a fase líquida.
Efeito da evaporação no corpo humano
Graças à evaporação, a termorregulação ocorre em nosso corpo. Este processo ocorre através de um sistema de auto-resfriamento. Em um dia quente e abafado, uma pessoa que está envolvida em certo trabalho físico fica muito quente. Isso significa que aumenta a energia interna. E como você sabe, em temperaturas acima de 42 ° a proteína no sangue humano começa a coagular, se esse processo não for interrompido a tempo, levará à morte.
O sistema de auto-resfriamento é projetado de forma a regular a temperatura para a vida normal. Quando a temperatura atinge o máximo permitido, a transpiração ativa começa pelos poros da pele. E então da superfície da pele ocorreevaporação, que absorve o excesso de energia do corpo. Em outras palavras, a evaporação é um processo que contribui para o resfriamento do corpo a um estado normal.
