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Vamos falar sobre bolhas, você sabe exatamente o que são aquelas bolhas que você vê em uma panela cheia de água fervendo? Algumas pessoas pensam que são ar, porque muitas das bolhas que conhecemos, como bolhas de sabão, na verdade estão cheias de ar. Outros pensam que é o hidrogênio ou oxigênio escapando como resultado de uma mudança química na natureza da água quando ela ferve.
Mas nenhuma dessas suposições é verdadeira. Quando a água é despejada em uma panela e ela começa a esquentar, bolhas são observadas nas laterais da panela. Essas bolhas são na verdade ar. A maior parte da água contém ar dissolvido. Quando você começa a aquecer a água, esse ar dissolvido escapa da água. No entanto, essas bolhas não são as associadas à água fervente.
O que acontece quando a água ferve
Quando a água ferve, ela sofre uma mudança física, não química. As moléculas de água não se dividem em hidrogênio e oxigênio, ao contrário, as ligações polares entre as moléculas de água são quebradas, permitindo que atinjam seu ponto de ebulição e mudem fisicamente de líquido para gás.
Você provavelmente já sabe que a água vem em três formas: sólida, líquida e gasosa. Conhecemos a forma sólida como gelo. A forma líquida é, claro, a água que bebemos. A forma gasosa é o vapor de água. O vapor d’água existe ao nosso redor, no ar, quase o tempo todo. Nós simplesmente não podemos ver isso.
Para transformar um líquido em gás por ebulição, o líquido deve ser aquecido até que sua pressão de vapor se iguale à pressão atmosférica. No caso da água, isso ocorre a cerca de 100°C. Por esta razão, considera-se que o ponto de ebulição da água é 100°C. No entanto, o ponto de ebulição da água pode ser maior ou menor dependendo de vários fatores, incluindo altitude, pressão atmosférica e presença de outros produtos químicos na água, para citar alguns.
Quando a água ferve, a energia térmica é transferida para as moléculas de água, que começam a se mover mais rapidamente. No final, as moléculas têm muita energia cinética para se unirem como um líquido. Em seguida, as moléculas de vapor de água gasoso são formadas. Estes flutuam na superfície em forma de bolhas e se movem pelo ar.
Em vez de ar, as bolhas em uma panela de água fervente são feitas de água, apenas água em estado gasoso. O que parece um pote cheio de água e ar é na verdade um pote cheio apenas de água, embora em dois estados físicos diferentes.
Um líquido pode ferver sem fazer bolhas?
Imagine uma superfície projetada especificamente para permitir que os líquidos fervam sem bolhas. Parece contraditório, e de certa forma é. Mas considere o seguinte.
Quando colocamos uma pequena gota de água em uma panela bem quente, ela se dispersa e leva até um minuto ou mais para evaporar. No primeiro contato, a superfície quente vaporiza parte da gota, criando uma camada isolante de vapor entre a gota e a superfície quente. Isso é muito semelhante ao que acontece na câmara de ar de uma janela de vidro duplo. Esta camada de vapor só pode ser mantida se a superfície quente estiver acima do chamado ponto Leidenfrost.
A camada de vapor Leidenfrost também desempenha um papel importante na fervura e resfriamento. Se, em vez de pequenas gotas de água em uma panela quente, tivermos uma chaleira quente cheia de água, a camada de vapor de Leidenfrost colapsa quando a chaleira esfria abaixo da temperatura de Leidenfrost. Isso resulta em uma explosão de bolhas de vapor quando a água entra em contato direto com a superfície (ainda) quente.
Breve explicação do efeito Leidenfrost
Em 1756, Johann Gottlob Leidenfrost observou que gotas de água deslizam de uma panela suficientemente quente devido à levitação de uma película de vapor d’água. Esses filmes são estáveis apenas quando a superfície quente está acima de uma temperatura crítica e são um fenômeno central da ebulição.
Neste chamado regime de Leidenfrost, a baixa condutividade térmica da camada de vapor impede a transferência de calor entre a superfície quente e o líquido. Quando a temperatura da superfície de resfriamento cai abaixo da temperatura crítica, o filme de vapor entra em colapso e o sistema entra em um regime de ebulição nucleada. Isso pode levar a explosões de vapor particularmente prejudiciais em alguns contextos, como usinas nucleares.
Por outro lado, a presença desses filmes de vapor também pode reduzir a resistência líquido-sólido.
Fontes
- Connor, N. (2019). O que é o efeito Leidenfrost ? Ponto de Leidenfrost: definição.
- Dominguez, M. (sf). Mudança física e mudança química .
- Química é (sf). ponto de ebulição .
- Sánchez, G. (2015). Os estados de agregação da matéria .
- Valdivielso, A. (sf). Qual é a evaporação da água ?
