Ebulição: conceito, tipos e exemplos - Ciência - 2023

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o ebulição é a mudança de estado ou fase de um líquido para o estado gasoso. Ela ocorre quando um líquido é aquecido até seu ponto de ebulição: a temperatura na qual a pressão de vapor do líquido é igual à pressão atmosférica exercida sobre a superfície do líquido.

Em geral, na fervura o calor é fornecido na parte inferior do recipiente que contém o líquido. Começa a formação de bolhas que aumentam de volume à medida que sobem em direção à superfície do líquido, pois a pressão sobre elas diminui à medida que sobem.

Quando o líquido aquecido é água, as bolhas contêm vapor d'água; ou seja, eles já contêm água em estado gasoso. Além disso, as bolhas são distribuídas por todo o volume do líquido. A temperatura de ebulição da água gira em torno de 100ºC, à pressão de 1 atm (760 mmHg).


Para produzir a mudança de estado da fase líquida para a fase gasosa, é necessário fornecer energia (entalpia de vaporização). Enquanto ocorre a fervura, a temperatura da água permanece constante em 100 ºC, pois a energia térmica é perdida à medida que as moléculas de água líquida saem como vapor d'água.

Tipos de fervura

Existem dois tipos principais de ebulição: fluxo de calor nucleado e crítico.

Na ebulição nucleada, bolhas de pequeno volume se formam em locais diferentes no volume do líquido.

Já no fluxo de calor crítico a ebulição ocorre quando a superfície onde o calor é fornecido para originar a ebulição, aquece acima de um valor crítico de temperatura, formando uma camada de vapor na superfície.


Ponto de ebulição

Fatores que determinam o ponto de ebulição

Pressão atmosférica

Um aumento na pressão atmosférica resulta em um aumento no ponto de ebulição, pois é necessário aumentar a pressão do vapor d'água para equalizar a pressão atmosférica. Para isso, deve-se aumentar a temperatura da água, necessitando de maior gasto calórico.

Ao contrário, quando a pressão atmosférica diminui, como ocorre em uma montanha de grande altitude acima do nível do mar, o ponto de ebulição diminui, pois é necessária uma pressão de vapor menor igual à pressão atmosférica.

Forças intermoleculares

As moléculas em solução têm vários tipos de interações, incluindo: dispersão ou forças de London, forças dipolo-dipolo e pontes de hidrogênio. Quanto maior for a magnitude dessas forças, maior será o ponto de ebulição.


A energia térmica é necessária para quebrar a interação entre as moléculas de modo que possam ter energia suficiente para ferver. Por exemplo: éter metílico (C2H6O) tem ponto de ebulição de 25 ºC, enquanto o éter etílico (C4H10O) tem um ponto de ebulição de 78,5 ° C.

A diferença entre os pontos de ebulição, apesar de terem estruturas químicas semelhantes, é explicada porque o éter etílico tem uma massa molecular mais elevada; ambos formam ligações de hidrogênio, mas as forças dispersivas no C4H10Ou eles são mais fortes do que em C2H6OU.

Diferença entre ebulição e evaporação

A ebulição se origina no líquido próximo à fonte de calor e se espalha por todo o volume do líquido. Isso pode ser visto nesta ilustração:

Enquanto isso, a evaporação é um fenômeno da superfície do líquido.

A evaporação ocorre quando uma molécula do líquido na interface ar-líquido tem energia suficiente para superar a tensão superficial exercida sobre ela; assim, ele escapa do seio do líquido e passa para a fase gasosa.

A evaporação pode ocorrer em qualquer temperatura, mas a possibilidade de sua ocorrência aumenta com a temperatura. Na imagem a seguir você pode ver a água evaporando do solo:

Exemplos de fervura

Esterilização a vapor

É realizada em um equipamento denominado autoclave, que tem capacidade de gerar altas pressões exercidas pelo vapor d'água, que não consegue escapar. Da mesma forma, ocorre um aumento do ponto de ebulição da água, o que permite que ela atinja temperaturas acima de 100 ºC.

Na autoclave, são esterilizados materiais para cultura de tecidos, materiais cirúrgicos, materiais para uso em laboratórios, meios de cultura, etc. As condições utilizadas para esterilização na autoclave são: 15 libras de pressão, temperatura de 121ºC e duração de 15 minutos.

Cozinhando comida

Os alimentos são aquecidos colocando-os em água. Durante o cozimento, são utilizadas temperaturas iguais ao ponto de ebulição da água (100 ºC). Os alimentos são aquecidos, durante o tempo que a experiência indica, para atingir as condições ideais de ingestão.

A comida chinesa usa o mínimo de fervura e vapor para preservar a cor, a textura e o sabor da comida. O tipo de cozimento conhecido como simmer usa temperaturas abaixo do ponto de ebulição. Também é usado para cozinhar alimentos por meio do uso de vapor.

Panela de pressão

A panela de pressão é usada para cozinhar alimentos. Seu funcionamento baseia-se na capacidade de limitar o escape do vapor d'água produzido para a atmosfera, o que gera aumento da pressão interna.

O aumento da pressão exercida sobre a superfície do líquido da panela, traduz-se no aumento do ponto de ebulição e no alcance de temperaturas acima de 100 ºC. Isso reduz o tempo de cozimento e, portanto, economiza no uso de combustível.

Dissipação de calor

A água é fervida em superfícies hidrofílicas para resfriar reatores nucleares e dispositivos eletrônicos de alta potência, evitando o superaquecimento. Para chegar ao ponto de ebulição e ferver, a água deve retirar calor de seu entorno e isso produz uma diminuição em sua temperatura.

Determinação da massa molar de solutos

Aumentar o ponto de ebulição da água é uma propriedade coligativa; e, portanto, dependente da concentração do soluto dissolvido. Sabendo disso, a massa molar do soluto pode ser estimada. No entanto, existem métodos mais precisos, como espectrometria de massa, que ainda é um método útil.

Industria açucareira

No refino da cana-de-açúcar para a produção do açúcar cristalino, o caldo da cana é fervido e a temperatura que atinge depende da concentração do açúcar nele.

A elevação do ponto de ebulição do caldo da cana é uma medida da concentração do açúcar na solução. Esta é uma informação importante para se conseguir a cristalização do açúcar.

Referências

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