Influência da pressão na temperatura de fusão e ebulição

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Influência da pressão na temperatura de fusão e ebulição
A temperatura no interior da panela de pressão pode chegar a 120 ºC e a pressão a 2 atm
Por Domiciano Correa Marques da Silva
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Experimentalmente foi verificado que quando há variação de pressão sobre uma determinada substância, a temperatura na qual ela muda de fase sofre alterações. Sendo assim, é preciso sempre lembrar que o gelo se funde a 0 ºC e a água entra em ebulição a uma temperatura de 100 ºC, quando a pressão local é de 1 atmosfera.
Influência da pressão na temperatura de fusão
Quando uma substância qualquer se funde, ou seja, passa do estado sólido para o estado líquido, ela tem seu volume aumentado. Para uma substância com esse comportamento, observa-se que um aumento na pressão exercida sobre ela acarreta um aumento em sua temperatura de fusão.
Algumas poucas substâncias, entre as quais a água, fogem do comportamento geral, diminuindo de volume ao se fundirem. Portanto, o volume de uma dada massa de água aumenta quando ela se transforma em gelo. É por esse motivo que uma garrafa cheia de água, colocada em um congelador, quebra quando a água se solidifica.
Para essas substâncias, ditas anômalas, um aumento na pressão acarreta uma diminuição na temperatura de fusão. Como sabemos, o gelo se funde a 0 ºC somente se a pressão sobre ele for de 1 atm. Se aumentarmos essa pressão, ele se fundirá a uma temperatura inferior a 0 ºC; e, reciprocamente, a uma pressão inferior a 1 atm, sua temperatura de fusão será superior a 0 ºC.
Influência da pressão na temperatura de ebulição
Sabemos que a vaporização se dá pelo fato de as partículas do líquido adquirirem altas velocidades e conseguirem escapar do líquido. Dessa forma, quando há aumento na pressão há também um aumento na temperatura de ebulição, pois, com pressão mais elevada, a vaporização se torna mais difícil, uma vez que, por conta da pressão, as partículas que tendiam a sair do líquido voltam à superfície dele.
Podemos então dizer que é graças a esse fenômeno que as panelas de pressão puderam ser desenvolvidas. Como sabemos, qualquer substância quando se vaporiza tem seu volume aumentado. Em uma panela aberta, com pressão de 1 atm, a água entra em ebulição a 100 ºC e sua temperatura não ultrapassa esse valor. Na panela de pressão, os vapores formados e impedidos de escapar ajudam a pressionar a superfície da água, podendo a pressão total atingir cerca de 2 atm. Com isso, a água só entrará em ebulição por volta dos 120 ºC, fazendo com que os alimentos sejam cozidos mais rapidamente.
Por Domiciano Correa Marques da Silva
Variação da pressão atmosférica e ponto de ebulição
Publicado por: Jennifer Rocha Vargas Fogaça em Propriedades Coligativas0 Comentários
 
A temperatura de ebulição da água depende da pressão atmosférica exercida sobre a superfície do líquido
O valor da temperatura de ebulição da água, de outros líquidos e de soluções é influenciado pela pressão atmosférica.
É bem sabido que o ponto de ebulição da água ao nível do mar (pressão atmosférica igual a 1 atm ou 760 mmHg e altitude igual a zero) é igual a 100ºC. No entanto, se fervermos a água em Brasília, o valor da temperatura de ebulição será um pouco menor, aproximadamente igual a 98,3ºC. Isso ocorre porque Brasília possui uma altitude acima do nível do mar, possuindo uma pressão atmosférica menor e, com isso, o ponto de ebulição da água também será menor.
O Rio de Janeiro fica ao nível do mar e Brasília fica acima do nível do mar, por isso a água ferve mais rápido nessa última cidade*
Quanto maior a altitude, menor será o ponto de ebulição. Por exemplo, o Monte Everest fica na Cordilheira do Himalaia, cuja altitude é de 8848m e sua pressão atmosférica é de 240 mmHg. Nesse local, a água entra em ebulição muito mais rápido do que ao nível do mar, possuindo um ponto de ebulição de aproximadamente 71°C.
O contrário também ocorre, em lugares que ficam abaixo do nível do mar, a água ferverá a uma temperatura maior do que 100ºC, porque a pressão será maior, como mostra o gráfico abaixo:
Mas por que a pressão atmosférica exerce essa influência no ponto de ebulição?
Para entender isso, vejamos o que é a ebulição. Quando colocamos a água para aquecer, a energia recebida pelas moléculas possibilita que elas passem para o estado de vapor. Inicialmente podemos ver no fundo do recipiente a formação de bolhas de vapor de água, e só depois de receber mais energia na forma de calor é que essas bolhas sobem e são liberadas na superfície, entrando em ebulição.
As bolhas ficam no fundo do recipiente porque a pressão atmosférica exerce uma força sobre a superfície do líquido, como que empurrando a bolha de vapor para baixo. A pressão dentro da bolha vai aumentando cada vez mais, até que ela se iguala à pressão atmosférica e, dessa forma, sobe, entrando em ebulição. A temperatura no momento em que isso ocorre é o ponto de ebulição.
Assim, quanto maior for a pressão sobre a superfície, mais difícil será para suplantá-la e para o líquido entrar em ebulição, logo, o ponto de ebulição será maior. Por outro lado, se a pressão for menor, será mais fácil entrar em ebulição e o ponto de ebulição será menor.
Isso nos ajuda a entender o princípio de funcionamento da panela de pressão. Dentro dela a pressão sobre a água é bastante elevada, o que faz com que a água permaneça no estado líquido em temperaturas maiores que 100 ºC. Temperaturas mais elevadas aceleram as mudanças físicas e químicas que ocorrem durante o cozimento de alimentos.
No entanto, se quisermos cozinhar algum alimento em lugares de altitude muito elevada, como o Monte Everest, em panelas comuns, será muito difícil. Isso porque a água irá entrar em ebulição e secar antes mesmo que o alimento termine de cozinhar.
Pressão de vapor e ponto de ebulição
6. Pressão de vapor e ponto de ebulição
Um líquido entra em ebulição quando a pressão de vapor do líquido torna-se igual a pressão existente sobre a superfície do líquido. 
Quanto maior for a pressão de vapor nas condições ambientes, o líquido ferverá mais facilmente, isto significa que, quanto menor for o ponto de ebulição, mais volátil será o líquido. 
Desse modo, sob uma temperatura de 20°C, a pressão máxima de vapor de água é 17,5mm de Hg e a pressão máxima de vapor do álcool é 44mm de Hg. 
Observe no gráfico que, ao nível do mar (760 mmHg), o álcool etílico ferve a 78,3°C, e a água ferve a 100°C. Portanto, conforme a temperatura aumenta, a pressão máxima de vapor também aumenta. O álcool etílico entre em ebulição sob a temperatura de 78,3°C, pois nesta temperatura a sua pressão máxima de vapor se iguala à pressão atmosférica (760 mmHg à nível do mar). Já a pressão máxima de vapor da água se iguala a 760mm Hg sob a temperatura de 100°C.