Termodinâmica I · Episódio 9

A panela que ferve a cento e vinte e um graus

Ebulição, pressão e diagrama de fases

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 91 / 19

O caso

Panela de pressão no fogo, válvula chiando, termômetro travado em 121 °C

panela fechada: água ferve a 121 °C
válvula: 15 psi, cerca de 103 kPa acima do ar
pressão total: cerca de 2 atm
cume do Everest (8 848,86 m): 0,33 atm · ferve a 71 °C

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 92 / 19

O caso

panela fechada: água ferve a 121 °C
válvula: 15 psi, cerca de 103 kPa acima do ar
pressão total: cerca de 2 atm
cume do Everest (8 848,86 m): 0,33 atm · ferve a 71 °C

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 92 / 19

O caso

panela fechada: água ferve a 121 °C
válvula: 15 psi, cerca de 103 kPa acima do ar
pressão total: cerca de 2 atm
cume do Everest (8 848,86 m): 0,33 atm · ferve a 71 °C

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 92 / 19

O caso

panela fechada: água ferve a 121 °C
válvula: 15 psi, cerca de 103 kPa acima do ar
pressão total: cerca de 2 atm
cume do Everest (8 848,86 m): 0,33 atm · ferve a 71 °C

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 92 / 19

Pergunta do episódio

Se a água é a mesma, quem escolhe o número em que ela ferve?

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 93 / 19

Conceito 1 — Em que número a coluna trava

Dois termômetros: um parado em 71, outro em 121; tracejado no 100

fervura: bolhas no líquido todo · T constante
100 °C só vale a 1 atm
outra pressão → outro número

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 94 / 19

Conceito 1 — Em que número a coluna trava

fervura: bolhas no líquido todo · T constante
100 °C só vale a 1 atm
outra pressão → outro número

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 94 / 19

Conceito 1 — Em que número a coluna trava

fervura: bolhas no líquido todo · T constante
100 °C só vale a 1 atm
outra pressão → outro número

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 94 / 19

Exemplo resolvido — aquecer até ferver

1 kg de água a 20 °C · panela aberta (1), ferve a 100 °C · fechada (2), a 121 °C

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

88 kJ a mais na fechada

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 95 / 19

Exemplo resolvido — aquecer até ferver

1 kg de água a 20 °C · panela aberta (1), ferve a 100 °C · fechada (2), a 121 °C

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

88 kJ a mais na fechada

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 95 / 19

Exemplo resolvido — aquecer até ferver

1 kg de água a 20 °C · panela aberta (1), ferve a 100 °C · fechada (2), a 121 °C

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

88 kJ a mais na fechada

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 95 / 19

Conceito 2 — Pressão de vapor

Curva subindo cada vez mais rápido, com 71, 100 e 121 °C marcados

empurrão do vapor · cresce com T
ferve quando
leitura: pressão no eixo vertical → curva → T

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 96 / 19

Conceito 2 — Pressão de vapor

empurrão do vapor · cresce com T
ferve quando
leitura: pressão no eixo vertical → curva → T

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 96 / 19

Conceito 2 — Pressão de vapor

empurrão do vapor · cresce com T
ferve quando
leitura: pressão no eixo vertical → curva → T

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 96 / 19

Exemplo resolvido — a pressão de Vênus

Superfície de Vênus: cerca de 93 atm;

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

água só ferveria acima de 300 °C

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 97 / 19

Exemplo resolvido — a pressão de Vênus

Superfície de Vênus: cerca de 93 atm;

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

água só ferveria acima de 300 °C

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 97 / 19

Exemplo resolvido — a pressão de Vênus

Superfície de Vênus: cerca de 93 atm;

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

água só ferveria acima de 300 °C

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 97 / 19

Conceito 3 — Menos ar: o Everest

Coluna de ar inteira no mar, curta no cume; 100 e 71 °C

pressão: peso do ar que está em cima
cume: um terço do ar → ferve a 71 °C
mais chama: mais vapor, mesma temperatura

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 98 / 19

Conceito 3 — Menos ar: o Everest

pressão: peso do ar que está em cima
cume: um terço do ar → ferve a 71 °C
mais chama: mais vapor, mesma temperatura

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 98 / 19

Conceito 3 — Menos ar: o Everest

pressão: peso do ar que está em cima
cume: um terço do ar → ferve a 71 °C
mais chama: mais vapor, mesma temperatura

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 98 / 19

Exemplo resolvido — o cume em atm

No topo, 33,7 kPa (253 torr);

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

confere em torr:

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 99 / 19

Exemplo resolvido — o cume em atm

No topo, 33,7 kPa (253 torr);

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

confere em torr:

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 99 / 19

Exemplo resolvido — o cume em atm

No topo, 33,7 kPa (253 torr);

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

confere em torr:

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 99 / 19

Conceito 4 — Mais pressão: a panela

Corte da panela: vapor preso na tampa, barras 101,3 + 103,4 kPa

tampa prende o vapor · válvula regula
absoluta: de fora + manométrica
cozinha rápido por estar mais quente, não por "amolecer"

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 910 / 19

Conceito 4 — Mais pressão: a panela

tampa prende o vapor · válvula regula
absoluta: de fora + manométrica
cozinha rápido por estar mais quente, não por "amolecer"

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 910 / 19

Conceito 4 — Mais pressão: a panela

tampa prende o vapor · válvula regula
absoluta: de fora + manométrica
cozinha rápido por estar mais quente, não por "amolecer"

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 910 / 19

Exemplo resolvido — a válvula de 15 psi

Válvula a 15 psi acima do ar:

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

absoluta, cerca de 2 atm · a curva dá 121 °C

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 911 / 19

Exemplo resolvido — a válvula de 15 psi

Válvula a 15 psi acima do ar:

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

absoluta, cerca de 2 atm · a curva dá 121 °C

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 911 / 19

Exemplo resolvido — a válvula de 15 psi

Válvula a 15 psi acima do ar:

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

absoluta, cerca de 2 atm · a curva dá 121 °C

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 911 / 19

Conceito 5 — Diagrama de fases

Plano p × T com regiões sólido, líquido, vapor e o ponto triplo

3 regiões · 3 curvas: fusão, vaporização, sublimação
sobre a curva: duas fases juntas
ponto triplo da água: 0,01 °C · 611 Pa

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 912 / 19

Conceito 5 — Diagrama de fases

3 regiões · 3 curvas: fusão, vaporização, sublimação
sobre a curva: duas fases juntas
ponto triplo da água: 0,01 °C · 611 Pa

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 912 / 19

Conceito 5 — Diagrama de fases

3 regiões · 3 curvas: fusão, vaporização, sublimação
sobre a curva: duas fases juntas
ponto triplo da água: 0,01 °C · 611 Pa

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 912 / 19

Exemplo resolvido — três pontos no mapa

Estado da água em (1 atm; 100 °C), (1 atm; 71 °C), (0,33 atm; 71 °C)

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

pressões em kPa · decide o par

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 913 / 19

Exemplo resolvido — três pontos no mapa

Estado da água em (1 atm; 100 °C), (1 atm; 71 °C), (0,33 atm; 71 °C)

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

pressões em kPa · decide o par

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 913 / 19

Exemplo resolvido — três pontos no mapa

Estado da água em (1 atm; 100 °C), (1 atm; 71 °C), (0,33 atm; 71 °C)

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

pressões em kPa · decide o par

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 913 / 19

Conceito 6 — Evaporação × ebulição

Copo a 25 °C perdendo moléculas pela superfície; copo a 100 °C com bolhas

evaporação: superfície · qualquer temperatura
ebulição: bolhas no volume · só em um número
evaporar rouba calor: suor, moringa

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 914 / 19

Conceito 6 — Evaporação × ebulição

evaporação: superfície · qualquer temperatura
ebulição: bolhas no volume · só em um número
evaporar rouba calor: suor, moringa

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 914 / 19

Conceito 6 — Evaporação × ebulição

evaporação: superfície · qualquer temperatura
ebulição: bolhas no volume · só em um número
evaporar rouba calor: suor, moringa

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 914 / 19

Exemplo resolvido — suor que some

10 g de suor evaporam da pele; L de cerca de 540 cal/g

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

tirados da pele

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 915 / 19

Exemplo resolvido — suor que some

10 g de suor evaporam da pele; L de cerca de 540 cal/g

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

tirados da pele

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 915 / 19

Exemplo resolvido — suor que some

10 g de suor evaporam da pele; L de cerca de 540 cal/g

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

tirados da pele

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 915 / 19

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