Marcos Vianna
Last modified:
O que é pressão de vapor?
Parece que tem a ver com cavitação de bombas...
Na verdade, não só parece; tem tudo a ver!
Vamos descrever, de modo intuitivo, esse conceito.
Para efeitos práticos, isto pode ser feito, sem descer a rigores físico-químicos.
Água e vapor d’água
Todos os líquidos têm pressão de vapor. Mas, neste texto, vamos nos dedicar à água.
Na figura abaixo é mostrado um recipiente contendo água.
Observe que as partículas de água líquida estão se movendo o tempo todo no interior do volume líquido (fig. A).
Podemos ver que algumas delas serão capazes de romper a interface água-ar e passar para o estado de vapor (fig. B).
As partículas de vapor d’água também se moverão o tempo todo acima do volume líquido. Eventualmente, algumas delas serão capazes de romper a interface água-ar e voltar ao estado líquido (fig. C).
Mas, estando aberto o recipiente, a maior parte delas escapará do recipiente. Com isso, o volume de líquido irá se reduzindo ao longo tempo (fig. D), até evaporar completamente (fig. E).
...e para não evaporar tudo?
Aí é só tampar o recipiente (veja na figura abaixo)!
As partículas de água líquida continuarão a passar para o estado de vapor. Mas as partículas de vapor, que não têm mais como escapar, permanecerão sobre a água líquida, e retornarão para esse estado.
O que é equilíbrio dinâmico?
Após certo tempo, o número de partículas de água líquida que passam para o estado de vapor se tornará igual ao número de partículas de vapor que passam para o estado líquido (veja na figura abaixo).
Quer dizer: não é que a água parou de evaporar; é que foi atingido e equilíbrio dinâmico!
O que é pressão de vapor da água?
Ao colidirem com as paredes do recipiente, com a tampa e com a interface ar-água, as partículas de vapor exercem sobre elas o que denominamos de pressão de vapor, veja na figura abaixo.
O que acontece com a pressão de vapor da água quando a temperatura aumenta?
Maior temperatura significa maior energia cinética!
Quer dizer: maior temperatura significa maior número e intensidade dos choques das partículas de vapor com as superfícies.
Ou seja: maior pressão de vapor!
E qual é o limite?
Quando a pressão de vapor da água atinge o valor da pressão reinante sobre sua superfície, todas as partículas líquidas vão querer passar para o estado de vapor.
Aí a água ferve (quer dizer: entra em ebulição!).
Então, se o recipiente estiver fechado, ele pode explodir?
Pode sim!
Vamos fazer uma continha simples.
1 mol de água contém moléculas de água (se você não se lembra do conceito de mol, no texto O que é pH? a gente recorda!).
1 mol de água contém 18 g de água.
A massa específica da água é 1 g/cm³ (você se lembra?)
Então 1 mol de água ocupa um volume igual a 18 cm³.
Nas condições normais de temperatura e pressão, 1 mol de qualquer gás ocupa um volume igual a 22,4 litros, ou seja, 22400 cm³.
Quer dizer: ao passar para o estado de vapor, 1 mol de água deixará de ocupar 18 cm³ e passará a ocupar 22400 cm³!
1244 vezes mais!
É... vai explodir!
E a panela de pressão?
Funciona assim: é um recipiente fechado com uma válvula de alívio de pressão em cima.
Nós queremos que a água em seu interior permaneça no estado líquido quando sua temperatura aumenta.
Quanto maior for a temperatura da água, maior será sua pressão de vapor.
Então, a pressão reinante sobre a água líquida vai ter que aumentar, para que ela permaneça nesse estado.
A válvula de alívio é um peso W que colocamos sobre um tubo de escape de vapor cuja área A nós conhecemos.
Então, quando a pressão reinante sobre a água ultrapassar o vapor da pressão p = W/A imposta pela válvula de pressão, ela se abre e deixa escapar parte do vapor formado.
Mas e se a válvula de segurança entupir?
Aí, como dizia a minha avó, babau!
(A panela de pressão tem um fusível, aquela tampinha de borracha; antes que a panela exploda, ela é expulsa, e o conteúdo da panela vai parar no teto!)
Então, cuide de manter limpa a panela de pressão e, em especial, sua válvula de segurança!
Tem aí uma tabela para saber o valor da pressão de vapor da água conforme a temperatura?
Tem sim, no Voima Toolbox! Eis o link:
https://voimatoolbox.com/pt-br/calculations/pressao-de-vapor-da-agua