11.7

Transições de Fase: Vaporização e Condensação

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Num líquido, quando os movimentos térmicos das moléculas superam as forças intermoleculares que os mantêm unidos, as moléculas libertam-se e entram no estado gasoso. Esta transição de líquido para gasoso é conhecida como vaporização e pode ocorrer em duas condições:não fervente ou fervente. Sob a condição de não fervente, a vaporização ocorre apenas à superfície e abaixo do ponto de ebulição do líquido.

Isto chama-se evaporação de superfície e ocorre sem a formação de bolhas de vapor no líquido a granel. Em contraste, se a vaporização ocorre no ponto de ebulição do líquido, formam-se bolhas de vapor no líquido a granel, e o processo chama-se fervura. A fervura não é um fenômeno de superfície e ocorre em todos os pontos dentro do líquido.

A vaporização é um processo endotérmico dependente da temperatura:quanto maior o calor fornecido, mais alta a taxa de vaporização. A quantidade de energia necessária para vaporizar um mole de um líquido é chamado do seu calor molar de vaporização ou a sua entalpia molar de vaporização. Como a vaporização é um processo endotérmico, o seu valor de entalpia é sempre positivo.

A forças intermoleculares influenciam a entalpia molar de vaporização. Por exemplo, devido à forte rede de ligações de hidrogênio entre as moléculas de água, um mol de água requer uma quantia substancial de energia térmica cerca de 40, 65 kilojoules para transformarem-se em vapor de água. Em comparação, as forças dipolo-dipolo mais fracas entre as moléculas de acetona podem ser superadas com apenas 31, 3 kilojoules por mol de energia térmica.

O inverso da vaporização, que é, a transição de gasoso para líquido, é chamado de condensação. Quando as moléculas de gás colidem com superfícies líquidas ou sólidas mais frias, elas perdem calor. As colisões múltiplas resultam numa perda significativa de calor, e as moléculas em última análise, condensam.

A condensação é, portanto, um processo exotérmico. Embora a entalpia de condensação seja negativa, a sua magnitude é a mesma que a entalpia de vaporização. Quando as transições opostas Vaporização e condensação, ocorrem num sistema fechado, o sistema atinge um estado de equilíbrio dinâmico chamado de equilíbrio vapor-líquido.

Overview

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$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

A forma física de uma substância altera-se ao alterar a sua temperatura. Por exemplo, aumentar a temperatura de um líquido faz com que o líquido vaporize (se converta em vapor). O processo é chamado de vaporização—um fenómeno de superfície. A vaporização ocorre quando o movimento térmico das moléculas supera as forças intermoleculares e as moléculas (à superfície) escapam para o estado gasoso. Quando um líquido vaporiza em um recipiente fechado, as moléculas de gás não podem escapar. À medida que estas moléculas de fase gasosa se movem aleatoriamente, elas vão ocasionalmente colidir com a superfície da fase condensada e, em alguns casos, essas colisões resultarão na reentrada das moléculas na fase condensada. A mudança de fase gasosa para líquida é denominada condensação.

A vaporização é um processo endotérmico. O efeito de arrefecimento é evidente após um banho ou duche. Quando a água na pele evapora, remove o calor da pele e arrefece a pele. A mudança de energia associada ao processo de vaporização é a entalpia de vaporização, ΔH_vap. Por exemplo, a vaporização da água à temperatura padrão é representada por:

Eq1

O inverso de um processo endotérmico é exotérmico. Portanto, a condensação de um gás liberta calor:

Eq1

A vaporização e a condensação são processos opostos; consequentemente, os seus valores de entalpia são idênticos com sinais opostos. Enquanto que a entalpia da vaporização é positiva, a entalpia da condensação é negativa.

Diferentes substâncias vaporizam em diferentes extensões (dependendo das forças das suas FIMs) e, por conseguinte, apresentam diferentes valores de entalpia de vaporização. Forças intermoleculares de atração relativamente fortes entre moléculas resultam em maiores valores de entalpia de vaporização. Atrações intermoleculares fracas apresentam menos barreira à vaporização, produzindo valores relativamente baixos de entalpias de vaporização.

Este texto é adaptado de Openstax, Chemistry 2e, Section 10.3: Phase Transitions.

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Num líquido, quando os movimentos térmicos das moléculas superam as forças intermoleculares que os mantêm unidos, as moléculas libertam-se e entram no estado gasoso. Esta transição de líquido para gasoso é conhecida como vaporização e pode ocorrer em duas condições:não fervente ou fervente. Sob a condição de não fervente, a vaporização ocorre apenas à superfície e abaixo do ponto de ebulição do líquido.

Isto chama-se evaporação de superfície e ocorre sem a formação de bolhas de vapor no líquido a granel. Em contraste, se a vaporização ocorre no ponto de ebulição do líquido, formam-se bolhas de vapor no líquido a granel, e o processo chama-se fervura. A fervura não é um fenômeno de superfície e ocorre em todos os pontos dentro do líquido.

A vaporização é um processo endotérmico dependente da temperatura:quanto maior o calor fornecido, mais alta a taxa de vaporização. A quantidade de energia necessária para vaporizar um mole de um líquido é chamado do seu calor molar de vaporização ou a sua entalpia molar de vaporização. Como a vaporização é um processo endotérmico, o seu valor de entalpia é sempre positivo.

A forças intermoleculares influenciam a entalpia molar de vaporização. Por exemplo, devido à forte rede de ligações de hidrogênio entre as moléculas de água, um mol de água requer uma quantia substancial de energia térmica cerca de 40, 65 kilojoules para transformarem-se em vapor de água. Em comparação, as forças dipolo-dipolo mais fracas entre as moléculas de acetona podem ser superadas com apenas 31, 3 kilojoules por mol de energia térmica.

O inverso da vaporização, que é, a transição de gasoso para líquido, é chamado de condensação. Quando as moléculas de gás colidem com superfícies líquidas ou sólidas mais frias, elas perdem calor. As colisões múltiplas resultam numa perda significativa de calor, e as moléculas em última análise, condensam.

A condensação é, portanto, um processo exotérmico. Embora a entalpia de condensação seja negativa, a sua magnitude é a mesma que a entalpia de vaporização. Quando as transições opostas Vaporização e condensação, ocorrem num sistema fechado, o sistema atinge um estado de equilíbrio dinâmico chamado de equilíbrio vapor-líquido.

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