A água entra em ebulição a temperatura de 100c quando submetida

Você já deve ter ido ao supermercado comprar um pacote de macarrão e - se você é como eu, que não sei cozinhar nada - lê as instruções contidas no pacote atendo-se, principalmente, ao tempo de preparo. Suponha que o espaguete que você comprou indique Tempo de cozimento: 10 minutos. Será que isso funciona?

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Pressão e temperatura
Vaporização
Por que a temperatura influi nisso?
Fervendo água a mais de 100°C

Depende de onde você está. Pense primeiro em algo um pouco mais simples. Responda rapidamente: A que temperatura a água ferve? Garanto que você pensou em 100°C. Isso é verdade, mas só é verdade à pressão de 1 atmosfera. Você sabe que quando diminuímos a pressão atmosférica, o ponto de ebulição de um líquido diminui também, mas por quê?

Pressão e temperatura

Um líquido, assim como todas as coisas, é formado por moléculas. As moléculas, por sua vez, estão em movimento e, um desses movimentos é o de translação (ir de um lugar a outro). Imagine uma molécula de água dentro de uma panela com água. Ela vai se transladando e pode, por exemplo, bater na parede da panela mudando sua direção, mas pode também ir em uma trajetória tal que se dirija à superfície da água, onde não há parede para segurá-la. O que acontecerá então?

Ao atingir a superfície da água, a molécula encontrará duas barreiras: a tensão superficial e a pressão que o ar faz sobre a superfície. A tensão superficial funciona como uma película que envolve o líquido e pode ser muito forte ou mais fraca, dependendo das forças intermoleculares e das moléculas em si.

Imagine a seguinte situação: você andando em uma sala que tem uma única porta. Você está andando em direção à porta, que está fechada. Se essa porta for feita de papel de seda, será fácil rompê-la e sair da sala, mas se for de aço reforçado a coisa complica. Assim funciona a tensão superficial. Se ela for fraca, a molécula não tem grande dificuldade em vencê-la, mas se for forte...

Eu disse anteriormente que havia duas coisas que seguravam a molécula: a tensão superficial (nossa porta) e a pressão do ar na superfície. É como se, para mantermos a porta fechada, colocássemos uma pessoa para segurá-la. Se essa pessoa for uma criancinha, não será difícil afastá-la, mas se for um lutador de sumô teremos algum problema em abri-la. Assim funcionará a pressão do ar sobre a superfície do líquido: quanto maior, mais difícil será para a molécula transpor a interface.

Vaporização

Se você deixar cair um pouco de água sobre uma mesa e não enxugar, essa água permanecerá lá para sempre? Você sabe que não, ela irá evaporar, ou seja, transformar-se em gás. Isso se dá à medida que as moléculas "aprisionadas" no líquido conseguem, aos poucos, romper as barreiras da interface líquido-ar e, por isso a quantidade de água vai diminuindo até "desaparecer". Quando você ferve água, aquela fumaça que você vê saindo nada mais é do que um monte de moléculas que romperam a barreira e estão livres, gasosas.

Até aqui, você deve ter entendido como funciona fisicamente o processo de evaporação. Agora, vamos entender mais um conceito: uma de nossas moléculas que está caminhando no líquido, ao se chocar com a parede da panela ou mesmo com a superfície, aplica nela uma força. Como essa força é aplicada em uma área, podemos dizer que existe uma pressão. Quando a pressão que essa molécula exerce é igual à pressão que o ar faz na superfície, dizemos que o líquido entra em ebulição.

Tecnicamente, essa pressão exercida pela molécula é chamada de pressão de vapor. Quando a pressão de vapor se iguala à pressão atmosférica, o líquido entra em ebulição.

Por que a temperatura influi nisso?

A pressão de vapor, como vimos, está relacionada com a força que a molécula faz ao colidir com um obstáculo. É fácil intuir que, quanto maior for a velocidade da molécula, maior será o choque, maior a força, maior a pressão. O que faz uma molécula "andar" mais rápido ou mais devagar é a energia cinética que ela tem, podendo ser traduzida diretamente pela temperatura: quanto mais quente, mais rápida a molécula, maior a força de impacto, maior a pressão de vapor.

O que isso tem a ver com a cozinha?

Pense um pouco: para a água ferver, a pressão de vapor deve se igualar à pressão atmosférica. Quanto menor for a pressão atmosférica, mais rapidamente essa igualdade acontecerá e menor será a temperatura da água para que ocorra. Sabemos que quando a pressão atmosférica é de 1 atm, a água entra em ebulição a 100°C mas, se diminuirmos a pressão, ela ferverá a uma temperatura menor, nunca atingindo os 100°C.

Se você for cozinhar ao nível do mar, a temperatura da água ao ferver será de 100°C, mas se você estiver no Himalaia, ela deve ferver a uma temperatura bem mais baixa, por exemplo, 75°C. Como o seu macarrão, de acordo com as instruções fica pronto em 10 minutos, supomos que o mestre-cuca que escreveu as instruções pensou em 100°C. Contudo se nossa fervura estiver a 75°C, dez minutos não serão suficientes, deixarão o macarrão duro, necessitaremos de um tempo de cozimento maior!

Fervendo água a mais de 100°C

Existem algumas situações em que precisamos que a água continue líquida com uma temperatura superior a 100°C e, para isso, a solução é bastante simples: mantenha a pressão atmosférica em um valor superior a 1 atm. Isso é muito utilizado em radiadores de automóveis onde, sob pressão, a água continua líquida mesmo acima de 100°C e o mesmo ocorre nas panelas de pressão que, ao contrário da nossa macarronada no Everest, cozinha mais depressa pois a pressão interna da panela é superior a 1 atm o que obriga a água a ferver acima de 100°C.

Como você vê, um bom mestre-cuca devia se valer da ajuda de um químico ou de um físico quando for publicar uma receita. A não ser que tenha sido um bom aluno de ciências exatas...

1) (PUC-PR) A panela de pressão utilizada em nossas casas cozinha mais rapidamente os alimentos. Por quê? Marque a resposta correta: a) Os alimentos são cozidos a uma temperatura mais elevada que nas panelas comuns. b) Aumentando a pressão, a água penetra melhor nos alimentos; em consequência, cozinha melhor. c) Aumentando a pressão, diminui o volume dos alimentos; em consequência, cozinha melhor. d) A panela de pressão não altera o tempo de cozimento. e) nenhuma é correta. 2) (UFPB) Com relação ao nível do mar, a grandes altitudes a água se evapora a: a) temperaturas mais altas, porque a pressão atmosférica é maior; b) temperaturas mais baixas, porque seu calor específico é menor; c) temperaturas mais baixas, porque a pressão atmosférica é menor; d) temperaturas mais altas, porque seu calor específico é maior; e) temperaturas mais baixas, porque a pressão atmosférica é maior. 3) (UFU-MG) À medida que subimos a altitudes maiores, a temperatura de ebulição da água diminui, isto é, torna-se possível "ferve-la" a temperaturas gradativamente mais baixas. Isto ocorre porque, aumentando-se a altitude: a) existe menos água na atmosfera; b) a temperatura atmosférica diminui; c) a temperatura de fusão da água diminui na mesma proporção; d) o calor específico da água diminui; e) a pressão atmosférica diminui. 4) (UFPI) Uma roupa úmida estendida em local ventilado seca mais rápido do que estendida em local de pouca ventilação. Tal fato decorre em consequência: a) da ação enxugadora do vento; b) da mudança da pressão atmosférica promovida pelo vento; c) da maior pressão de vapor d'água no ambiente promovida pela ação do vento; d) da menor pressão de vapor d'água no ambiente, devido à ação renovadora ou de rarefação do ar, promovida pelo vento; e) da redução da temperatura no ambiente promovida pelo vento. 5) (CESGRANRIO-RJ) A sensação de frio que experimentamos quando, num dia ensolarado, saímos da água do mar se deve fundamentalmente: a) à evaporação da água residual que fica sobre a nossa pele após banharmos; b) ao fato de a temperatura da água do mar ser algo menor do que a temperatura ambiente; c) ao elevado calor específico da água; d) à perda do isolamento térmico antes proporcionado pela água quando nela ainda estávamos imersos; e) à filtragem do calor dos raios solares pela água que ainda molha a nossa pele após sairmos da água. 6) (PUC-RS) Quando se passa álcool na pele, sente-se que ela esfria naquele local. Isso se deve ao fato de o álcool: a) ser normalmente mais frio do que a pele; b) ser normalmente mais frio do que o ar; c) absorver calor da pele para evaporar-se; d) ser um isolante térmico; e) ter baixa densidade. 7) (UNICENP-PR) Infelizmente um copo cheio de água foi derramado no chão da cozinha de sua casa. Para completar você não dispõe de um pano para secar o chão. Seus amigos Pedro, Roberto, Osvaldo e Júnior, lembrando de suas aulas de física, começam a dar opiniões para facilitar a secagem da água.

Pedro diz: Pegue um rodinho e junte a água, o máximo possível, pois, diminuindo a superfície do líquido, a evaporação será mais rápida.

Roberto diz: Pedro está errado, Pegue o rodinho e espalhe a água, pois, aumentando a superfície, a evaporação será mais rápida.

Osvaldo diz: Para diminuir o tempo de evaporação, é aconselhável abrir as janelas para que haja um fluxo de ar.

Júnior diz: Ainda bem que caiu um copo de água. Se fosse um copo de éter, o tempo de evaporação seria absurdamente maior.

Estão certos: a) Pedro e Osvaldo; b) Pedro e Júnior; c) Roberto e Júnior; d) Roberto e Osvaldo; e) Osvaldo e Júnior. 8) (SUPAR-SC) Para acelerar seu trabalho, as cozinheiras costumam utilizar panelas de pressão, sempre que possível, para cozinhar os alimentos. isto acontece porque: a) há um aumento da temperatura de ebulição interna; b) não ocorre formação de vapor, evitando perdas; c) há um isolamento térmico eficiente neste tipo de panela; d) a pressão interna se iguala à pressão externa; e) a ebulição ocorre a menores temperaturas, acelerando o processo. Enunciado para as questões 9 e 10. A panela de pressão permite que os alimentos sejam cozidos em água muito mais rapidamente do que em panelas convencionais. Sua tampa possui uma borracha de vedação que não deixa o vapor escapar, a não ser através de um orifício central sobre um qual assenta um peso que controla a pressão. Quando em uso, desenvolve-se uma pressão elevada no seu interior. Para a sua operação segura, é necessário observar a limpeza do seu orifício central e a existência de uma válvula de segurança, normalmente situada na tampa. O esquema da panela de pressão e um diagrama de fase da água são apresentados abaixo:

9) (ENEM) A rapidez para o cozimento e alimentos é a vantagem do uso de panela de pressão, e isto se deve: a) à pressão no interior, que é igual à pressão externa; b) à temperatura e seu interior, que está acima da temperatura de ebulição da água no local; c) à quantidade de calor adicional que é transferida à panela; d) à quantidade de vapor que está sendo liberada pela válvula; e) à espessura da sua parede, que é maior que a das panelas comuns. 10) (ENEM) Se, por economia, abaixarmos o fogo sob uma panela de pressão logo que se inicia a saída de vapor pela válvula, de forma que simplesmente se mantenha a fervura, o tempo de cozimento: a) será maior, porque a panela "esfria"; b) será menor, pois diminui a perda de água; c) será maior, pois a pressão diminui; d) será maior, pois a evaporação diminui; e) não será alterado, pois a temperatura não varia. 11) (UFPR) Nesta questão, cada alternativa apresenta uma situação física e a respectiva justificativa. Considere correta as alternativas em que o enunciado da justificativa é verdadeiro: 01 - Ao encher o pneu de uma bicicleta ocorre aquecimento do ar na bomba porque uma compressão rápida de um gás pode ser considerada um processo adiabático, no qual há aumento da temperatura. 02 - O café em banho-maria não ferve porque a temperatura de ebulição do café é menor do que da água. 04 - Na panela de pressão, os alimentos cozinham mais rapidamente porque, com o aumento da pressão, o ponto de ebulição da água fica mais baixo.. 08 - Quando se abre a porta de uma geladeira, o ar quente entra porque ele tem maior densidade que o ar frio dentro dela. 16 - Pode-se degelar mais rapidamente um congelador aberto colocando-se um ventilador ligado e direcionado para ele, porque a circulação do ar favorece a transferência de calor. 32 - Assim que a água ferve, pode-se diminuir o fogo para continuar cozinhando alimentos porque a temperatura da água permanecerá constante enquanto ela estiver fervendo.

12) (CEFET-PR) Com uma seringa, como representada na figura a seguir, são coletados 20 cm3 de água que se encontram a 80 °C. Em seguida, o bico da seringa é tampado e o êmbolo é puxado para cima, sem que ele seja retirado. Nesse momento, observa-se que a água passa a "borbulhar". Esse fenômeno ocorre porque:

a) o hidrogênio separa-se do oxigênio, que se desprende; b) o ar que estava misturado com a água desprende-se; c) a água sofre o processo de sublimação; d) a água sofre o processo de fusão; e) a água entra em ebulição. 13) (PUC-RS) A tabela abaixo mostra algumas cidades com suas respectivas altitudes:

Nas condições ambientais, a menor temperatura de ebulição da água e a maior pressão atmosférica serão encontradas, respectivamente, nas cidades: a) C e D b) A e D c) B e C d) C e A e) D e A 14) (UFSC) Assinale a(s) Proposição(ões) correta(s): 01 - A água é usada para refrigerar os motores de automóveis, porque o seu calor específico é maior do que o das outras substâncias. 02 - A transpiração é um mecanismo de controle de temperatura, pois a evaporação do suor consome energia do corpo humano. 04 - Devido à proximidade de grandes massas de água, em Florianópolis, as variações de temperatura entre o dia e anoite são pequenas ou bem menores do que em um deserto. 08 - Em um deserto a temperatura é muito elevada durante o dia e sofre uma grande redução durante a noite, porque a arei tem um calor específico muito elevado. 16 - Quando uma certa massa de água é aquecida de zero grau a 4 graus Celsius, o seu volume aumenta e a sua densidade diminui. 32 - Em um mesmo local, a água numa panela ferve a uma temperatura maior, se ela estiver destampada. 15) (PUC-MG) A água entra em ebulição à temperatura de 100 °C, quando submetida a uma pressão de 1 atm. Um antigo livro de Física diz que "é possível que a água entre em ebulição à temperatura ambiente". Sobre esse enunciado, podemos seguramente afirmar que: a) é verdadeiro, somente se apressão sobre a água for muito menor que 1 atm; b) é falso, não havendo possibilidade de a água entrar em ebulição à temperatura ambiente; c) é verdadeiro, somente se a pressão sobre a água for muito maior que 1 atm; d) é verdadeiro, somente se a temperatura ambiente for muito elevada, como ocorre em clima de deserto; e) é verdadeiro, somente para a "água pesada", tipo de água em que cada átomo de hidrogênio é substituído pelo seu isótopo conhecido como deutério. 16) (FUVEST-SP) Quando água pura é cuidadosamente resfriada, nas condições normais de pressão, pode permanecer no estado líquido até temperaturas inferiores a 0 °C, num estado instável de "superfusão". Se o sistema é perturbado, por exemplo, por vibração, parte da água se transforma em gelo e o sistema se aquece até se estabilizar em 0 °C. O calor latente de fusão da água é L = 80 cal/g e o calor específico dela é 1 cal/g°C. Considerando-se um recipiente termicamente isolado e de capacidade térmica desprezível, contendo 1 litro de água a -5,6 °C, à pressão normal, determine: a) a quantidade, em g, de gelo formada, quando o sistema é perturbado e atinge uma situação de equilíbrio a 0 °C; b) a temperatura final de equilíbrio do sistema e a quantidade de gelo existente (considerando-se o sistema inicial no estado de "superfusão" a -5,6 °C), ao colocar-se, no recipiente, um bloco metálico de capacidade térmica C = 400 cal/°C, na temperatura de 91 °C. 17)(UFGO) A umidade relativa do ar foi muito citada durante este ano, uma vez que esta apresentou índices muito baixos. Em alguns lugares, chegou apresentar índices do deserto. Baseando-se nos princípios de Termologia, pode-se afirmar que: 01 - no ar, existe uma percentagem de vapor de água, que a uma dada temperatura e pressão, tem um valor máximo, chamado de ponto de saturação. O termo umidade relativa de 20 %, portanto, significa que existem 20 moléculas de vapor d'água num volume onde, no estado de saturação, existiriam 100 moléculas de vapor d'água;; 02 - quando se coloca uma toalha úmida em um quarto, em dias secos, isto é feito porque parte desta água contida na toalha irá evaporar e aumentar a umidade relativa no quarto; 04 - a água sempre tende a apresentar temperatura mais baixa que o ambiente. isto é explicado porque, ao evaporar, algumas moléculas de água levam consigo uma energia em média maior que a energia média das outras moléculas, o que faz com que a energia molecular média do reservatório de água vá diminuindo, até estabilizar num estado de temperatura menor que a do ambiente; 08 - em cidades litorâneas (à beira mar) a umidade relativa é maior do que em cidades sem grandes reservatórios de água expostos; 16 - as queimadas, além de provocarem a morte de varias espécies de animais e vegetais, ainda agravam o problemas da umidade relativa, pois, queimando as árvores, diminui a retenção de água no solo, oque tende a tornar o clima mais seco, diminuindo as chuvas na região; 32 - o homem, ao passar por grande período de exposição ao sol, pode vir a desidratar-se, porque perde mais líquido do perderia normalmente à sombra. isto porque, para baixar a temperatura do corpo, surge o suor como processo para aumentar a transferência de calor para o meio. O processo mais importante neste caso é a perda de calor para o meio ambiente pelo processo chamado condução. 18) Num recipiente parcialmente preenchido com água e totalmente fechado, retira-se o ar no seu interior até formar o vácuo. Após a retirada do ar, verifica-se que inicia o processo de evaporação. A respeito dessa situação, é correta afirmar que: a) A evaporação ocorre até que todo o líquido sofra vaporização. b) A evaporação ocorre até que pressão interna do vapor seja igual à pressão máxima de vapor. c) Não ocorre evaporação nesse processo. d) Só é possível ocorrer evaporação se o recipiente for aquecido. e) É possível que a pressão do vapor atinja valor superior à pressão máxima de vapor.

Gabarito:

1) a 2) c 3) e 4) d 5) a 6) c 7) d 8) a 9) b 10) e 11) 49 (01, 16, 32) 12) e 13) b 14) 07 (01, 02, 04) 15) a 16) a) 70 g b) 22°C e 0 g 17) 31 (01, 02, 04, 08, 16)

18) b