Curiosidades - Panela de pressão

A água ferve normalmente a 100º C, ao nível do mar e num recipiente aberto. Qualquer que seja o tempo que a água demore para ferver nessas condições, a temperatura continuará a mesma. Se você mantiver alta a chama de gás, depois que a água já estiver fervendo, estará apenas desperdiçando gás. O que estiver dentro da água levará o mesmo tempo para cozinhar. O excesso de calor produzirá apenas a evaporação mais rápida da água. É possível, entretanto, tornar a água mais quente que 100º C, aumentando a pressão. É o que fazem as panelas de pressão. Como são recipientes fechados, conservam o calor e a pressão aumenta. Nessas panelas, em vez de ferver a 100º C, a água (e o vapor) atinge temperaturas mais altas, cerca de 120º C. Evidentemente a carne, batata e feijão ou qualquer outro alimento cozinham muito mais depressa. Como o vapor exerce uma pressão considerável, as panelas possuem válvulas de segurança que funcionam quando a pressão atingir um ponto perigoso.

Osmose

Fenômeno que permite a passagem do solvente do meio mais diluído para o meio mais concentrado através de uma membrana permeável é denominado osmose.

Assim, para ocorrer osmose, as concentrações das partículas de soluto devem ser diferentes nos dois líquidos.

Curiosidades: Para fazermos carne seca, adicionamos sal à carne. O cloreto de sódio (sal de cozinha) retira a água da carne por osmose , impedindo o crescimento de microorganismos

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Pressão osmótica

Dois líquidos podem aparecer separados por uma membrana semipermeável.

Uma membrana semipermeável é uma barreira fina que permite a passagem de certas espécies atômicas, mas de outras não. Neste caso, ela permite a passagem de moléculas do solvente em ambas as direções, mas é impermeável para partículas de soluto) 

Crioscopia

A Temperatura de início de congelamento do solvente de uma solução É SEMPRE MENOR que a temperatura de início de congelamento do solvente puro. Uma utilidade prática do abaixamento da temperatura de congelamento é a utilização de água e etilenoglicol no radiador de carros de países de clima frio, a mistura pode baixar a temperatura até -35° C, utilizando água pura a temperatura mínima seria de 0°C. A água dos oceanos, é uma solução que contém diversos solutos , dentre os quais o cloreto de sódio. Rios e lagos de água doce também possuem solutos, mas em bem menor concentração . A temperatura de início de congelamento das águas dos oceanos É MENOR que a temperatura de início de congelamento das águas de rios e lagos, mas POR QUE ? Como vimos a temperatura de início de congelamento de qualquer solução é sempre menor que a temperatura de início de congelamento do solvente puro e QUANTO MAIOR A CONCENTRAÇÃO DA SOLUÇÃO, MENOR SUA TEMPERATURA DE INÍCIO DE CONGELAMENTO.Uma utilidade prática do abaixamento da temperatura de congelamento é a utilização de água e etilenoglicol no radiador de carros de países de clima frio, a mistura pode baixar a temperatura até -35° C.

Tonoscopia

Como vimos a pressão de vapor aumenta com o aumento da temperatura. Quando a pressão de vapor se iguala a pressão atmosférica , o líquido entra em ebulição.

Quanto mais volátil o líquido, maior será sua pressão de vapor, assim a pressão de vapor de um líquido indica sua volatilidade.

A pressão de vapor de uma solução a cada temperatura diminui como resultado da presença de um soluto e assim é necessário aquecer a solução a uma temperatura mais alta, a fim de alcançar seu ponto de ebulição

Ou seja, ao adicionar soluto à solução a temperatura de ebulição diminui.

Também denominada de Tonometria, esta propriedade coligativa estuda a diminuição da pressão máxima de vapor de um solvente causada pela adição de um soluto não-volátil. As propriedades coligativas são propriedades que se originam a partir da presença de um soluto não-volátil e um solvente.

A fórmula para o cálculo da Tonoscopia segue abaixo:

Δp = P₂ – P, onde:

P = pressão de vapor da solução
P₂ = pressão de vapor do solvente

Quando um líquido entra para o estado de vapor, estabelece novas interações, sendo que a quantidade de solvente presente nesta nova fase vai determinar a chamada pressão de vapor. A pressão de vapor de uma solução corresponde à quantidade de solvente na fase gasosa e existe uma relação entre o abaixamento da pressão máxima de vapor e o número de mols do soluto presente em uma solução. Levando em conta este conceito podemos estabelecer o seguinte:

Quanto maior for o número de mols do soluto não-volátil na solução, maior será o abaixamento da pressão máxima de vapor.

Sabe-se que toda solução tende a um equilíbrio, e este pode ser atingido se considerarmos a Lei de Raoult: a pressão de vapor de um solvente em uma solução é igual ao produto da pressão de vapor do líquido puro presente nesta solução, se considerarmos a fração molar do líquido. Veja a fórmula que permite calcular esse princípio:

p₂ = p0 • x₂

Onde:

p₂ = pressão de vapor do líquido na solução
p0 = pressão de vapor no líquido puro
x₂ = fração molar do líquido na solução

O cientista francês François Marie Raoult foi o responsável pelo estudo destas propriedades e chegou à fórmula acima.

Ebulioscopia

Ebulioscopia ou Ebuliometria é a propriedade coligativa que estuda a elevação da temperatura de ebulição do solvente em uma solução. Para que um líquido entre em ebulição é necessário aquecê-lo até que a pressão de vapor fique igual à pressão atmosférica, até aí tudo bem, mas quando existem partículas insolúveis em meio ao solvente o processo é dificultado, a Ebulioscopia surge então para explicar este fenômeno.

A fórmula usada para o cálculo é:

Δte = Te2 - Te, onde:

Te = temperatura de ebulição da solução
Te2 = temperatura de ebulição do solvente

Um exemplo de Ebulioscopia surge no preparo do café: quando adicionamos açúcar na água que estava prestes a entrar em ebulição. Os cristais de açúcar antes de serem dissolvidos pelo aquecimento constituem partículas que retardam o ponto de ebulição da água, ou seja, o líquido vai demorar um pouco mais a entrar em ebulição.

Essa propriedade foi estudada pelo cientista francês François Marie Raoult(1830-1901) e seus estudos o levaram à seguinte conclusão:

Quando o ponto de ebulição de um líquido é elevado pela presença de um soluto não volátil, o novo valor é diretamente proporcional ao número de mols da solução. Esta é a relação entre o efeito ebulioscópico e a concentração da solução, mais conhecida como Lei de Raoult.

Curiosidades

As panelas de pressão são projetadas para reter boa parte do vapor de água, aumentando a pressão interna. A água permanece líquida, acima de 100° C e, em virtude da alta temperatura, os alimentos cozinham mais rápido.

A água ferve sem necessidade de aquecimento em grandes altitudes. A 27.000m de altitude, a água entra em ebulição a 0° C.

Quando patinamos no gelo, de fato os patins deslizam sobre uma fina camada de água líquida, essa camada se forma devido à pressão exercida pelas lâminas dos patins, pressão essa que provoca a fusão do gelo.

Pressão de vapor dos sólidos

A maioria dos sólidos, possui pressão de vapor praticamente nula.

Sólidos como naftalina e iodo apresentam pressão de vapor alta, ambos sólidos sublimam, passam do estado sólido para o vapor.

Nesta sublimação também ocorre um equilíbrio dinâmico entre o sólido e o vapor, existindo nesse momento a pressão máxima de vapor.

A temperatura de fusão (também chamada ponto de fusão) de uma substância é aquela em que pressão de vapor do sólido é igual a do líquido. A temperatura de fusão é sempre igual à de solidificação (também chamada temperatura de congelamento).

O ponto de fusão sofre uma variação muito pequena com a pressão externa, para a maioria das substâncias sólidas, um grande aumento na pressão provoca um pequeno aumento na temperatura de fusão.

Ponto de ebulição menor

Líquidos diferentes possuem pressões de vapor diferentes, conseqüência das maiores ou menores forças de atração entre as moléculas dos líquidos.

Temperatura de ebulição (também chamada de ponto de ebulição) é aquela na qual a pressão de vapor de um líquido é igual à pressão externa exercida sobre o líquido.

Quanto maior a pressão externa , maior a temperatura de ebulição

Locais situados ao nível do mar, têm pressão atmosférica maior e a temperatura de ebulição é maior do que em locais com maior altitude em onde a pressão atmosférica é menor. Assim o tempo de cozimento dos alimentos aumenta quando a pressão externa diminui.

Adotou-se como pressão normal : 760 mmHg ou 1 atm.

Curiosidades

SUBSTÂNCIA	PONTO DE EBULIÇÃO (º C)
Água Álcool Ferro Cobre Alumínio Chumbo Mercury	100 78 2750 2600 2400 1750 357

Num sistema fechado, a uma dada temperatura, um dado número de moléculas num líquido apresenta energia cinética suficiente para abandonar a superfície do líquido –vaporização. Assim que as moléculas abandonam o líquido, estabelece-se uma fase de vapor.
Para uma determinada temperatura atinge-se o equilíbrio líquido « vapor, que pode estar mais deslocado num sentido ou noutro, dependendo da temperatura.
A pressão exercida pelo vapor de uma substância líquida, em equilíbrio com a fase líquida, a uma dada temperatura, chama-se pressão de vapor.
A pressão de vapor:

• aumenta por aumento de temperatura, pois a energia cinética média das moléculas eleva-se, provocando uma maior agitação corpuscular, pelo que as forças de atracção entre as moléculas à superfície do líquido são vencidas, aumentando o número de moléculas na fase gasosa;
• é tanto menor quanto maior a intensidade das forças intermoleculares de um líquido, a uma dada temperatura;
• para uma solução de um soluto involátil, é inferior à pressão de vapor do solvente puro, à mesma temperatura, uma vez que o número de moléculas à superfície do líquido que podem passar à fase gasosa é menor;
• para uma solução de soluto involátil, é tanto menor quanto maior o número de partículas de soluto;
• é uma propriedade coligativa ( depende do número de partículas do soluto e não da sua natureza ).

Pressão de vapor de um líquido puro

Um recipiente contendo água líquida, depois de algum tempo evapora, ao fecharmos o recipiente , a evaporação não ocorrerá com a mesma intensidade. Agora a fase líquida estará em permanente contato com a fase vapor. Nesse momento o líquido está em equilíbrio dinâmico com o vapor.Aqui o vapor exerce sobre o líquido a pressão máxima de vapor (maior pressão possível)Pressão máxima de vapor de um líquido é a pressão que seu vapor exerce, num recipiente fechado, quando está em equilíbrio com o líquido, a uma certa temperatura.Quanto maior a temperatura, maior a pressão de vapor de uma substância.Quanto mais volátil de uma substância maior é a sua pressão de vapor, a uma mesma temperatura, líquidos mais voláteis têm maior pressão de vapor, ou seja, entram em ebulição antes.Maior pressão de vapor implica atingir o ponto de ebulição mais rápidoEntão, formar bolhas de vapor no líquido, de preferência em torno de pequenas bolhas de ar ou as partículas de pó no líquido.Durante a ebulição, a temperatura permanece constante, uma vez que todo o calor fornecido é utilizado para a transformação de líquido para vapor. O calor fornecido é chamado calor latente de vaporização.

Conceito pressão de vapor

Pressão de vapor é a pressão exercida por um vapor quando este está em equilíbrio dinâmico com o líquido que lhe deu origem, ou seja, a quantidade de líquido (solução) que evapora é a mesma que se condensa. A pressão de vapor é uma medida da tendência de evaporação de um líquido. Quanto maior for a sua pressão de vapor, mais volátil será o líquido, e menor será sua temperatura de ebulição relativamente a outros líquidos com menor pressão de vapor à mesma temperatura de referência.

A pressão de vapor é uma propriedade física que depende intimamente do valor da temperatura. Qualquer que seja a temperatura, a tendência é de o líquido se vaporizar até atingir equilíbrio termodinâmico com o vapor; em termos cinéticos, esse equilíbrio se manifesta quando a taxa de líquido vaporizado é igual à taxa de vapor condensado. Uma substância líquida entra em ebulição quando a pressão do sistema ao qual faz parte atinge a pressão de vapor dessa substância. Esse ponto recebe o nome de ponto de ebulição ou temperatura de ebulição. O ponto de ebulição normal é a temperatura de ebulição da substância à pressão de uma atmosfera.

Em locais com maior altitude, onde a pressão atmosférica é menor, a temperatura de ebulição das substâncias líquidas são mais baixas já que sua pressão de vapor precisa se igualar a um valor menor (considerando que o sistema é aberto).