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Vapor de água

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A evaporação de um líquido gera um vapor que pode atingir uma pressão e uma concentração características conhecidas como ponto de saturação. Tipicamente, os vapores do líquido estão sujeitos a flutuações, atingindo apenas concentrações e pressões parciais que podem ser caracterizadas com base em seu grau de saturação. Um exemplo disso é a umidade relativa, que representa a porcentagem de umidade presente em relação à concentração saturada de vapor de água.

>Modelo

ID:(373, 0)



Mecanismos

Definição


ID:(15289, 0)



Vapor de água

Imagem

A fase gasosa da água corresponde ao que é conhecido como vapor de água. Ela é criada quando as moléculas de água adquirem energia cinética suficiente para escapar da fase líquida e começam a se mover pelo espaço acima do líquido. Periodicamente, as moléculas em estado gasoso colidem novamente com a superfície líquida e são capturadas, retornando ao estado líquido.

À medida que o número de moléculas em estado gasoso aumenta, também aumenta o número de moléculas que retornam ao estado líquido. Esse processo continua até que um equilíbrio seja alcançado entre as moléculas que deixam o líquido e as que são reabsorvidas. Nessa situação, diz-se que o espaço acima do líquido está saturado.

ID:(1010, 0)



Quantidade de vapor de água

Nota

Quando la variação de volume na mudança de fase ($\Delta V$) muda de fase de um líquido para um gás, pode ser expresso como:

$\Delta V = V_{\text{gás}} - V_{\text{líquido}}$



Dado que o volume do gás é significativamente maior do que o do líquido,

$V_{\text{gás}} \gg V_{\text{líquido}}$



podemos aproximar:

$\Delta V \approx V_{\text{gás}}$



Como o vapor de água se comporta de maneira semelhante a um gás ideal, podemos afirmar que com os valores de la constante de gás universal ($R_C$), o número de moles ($n$), la temperatura absoluta ($T$) e la pressão de vapor de água insaturada ($p_v$):

$ p_v \Delta V = n R_C T $



portanto, la variação de volume na mudança de fase ($\Delta V$) é:

$\Delta V = \displaystyle\frac{nRT}{p_v}$

ID:(3185, 0)



Pressão de vapor de água saturada

Citar

Usando a equação de Clausius-Clapeyron para o gradiente de la pressão ($p$) em relação a la temperatura absoluta ($T$), que depende de o calor latente ($L$) e la variação de volume na mudança de fase ($\Delta V$):

$\displaystyle\frac{ dp }{ dT }=\displaystyle\frac{ L }{ \Delta V T }$



No caso da mudança de fase de líquido para gás, podemos assumir que a mudança de volume é aproximadamente igual ao volume do vapor. Portanto, podemos empregar a equação dos gases ideais com o número de moles ($n$), o volume ($V$), la constante de gás universal ($R_C$) e la pressão ($p$):

$ p V = n R_C T $



Uma vez que a equação de Clausius-Clapeyron pode ser escrita como:

$\displaystyle\frac{dp}{dT}=\displaystyle\frac{L}{n}\displaystyle\frac{p}{R T^2}$



Onde o calor latente molar ($l_m$) ($l_m = L/n$) corresponde à mudança de entalpia durante a mudança de fase h (a energia necessária para formar água), nós finalmente obtemos:

$\displaystyle\frac{dp}{dT}=l_m\displaystyle\frac{p}{RT^2}$



Se integramos esta equação entre la pressão de vapor de água saturada ($p_s$) e a pressão no ponto p_0 à temperatura T_0, obtemos:

$p_s=p_0e^{l_m/RT_0}e^{-l_m/RT}$



Se avaliarmos esta expressão com os dados no ponto crítico:

$p_{ref}=p_0e^{l_m/RT_0}$



Nós finalmente temos:

$ p_s = p_{ref} e^{- l_m / R_C T }$

ID:(15767, 0)



Pressão de vapor de água

Exercício

A relação entre la umidade relativa ($RH$) com la concentração de moléculas de vapor de água ($c_v$) e ERROR:4952,0 é expressa como:

$ RH =\displaystyle\frac{ c_v }{ c_s }$



e relacionando la pressão ($p$) com la concentração molar ($c_m$), la temperatura absoluta ($T$) e la constante de gás universal ($R_C$), obtemos:

$ p = c_m R_C T $



Isso se aplica à pressão de vapor de água, onde:

$p_v = c_v R T$



e à pressão de vapor saturada de água:

$p_s = c_s R T$



resultando na seguinte equação:

$ RH =\displaystyle\frac{ p_v }{ p_s }$

ID:(15768, 0)



Modelo

Equação


ID:(15347, 0)



Vapor

Descrição

A evaporação de um líquido gera um vapor que pode atingir uma pressão e uma concentração características conhecidas como ponto de saturação. Tipicamente, os vapores do líquido estão sujeitos a flutuações, atingindo apenas concentrações e pressões parciais que podem ser caracterizadas com base em seu grau de saturação. Um exemplo disso é a umidade relativa, que representa a porcentagem de umidade presente em relação à concentração saturada de vapor de água.

Variáveis

Símbolo
Texto
Variáve
Valor
Unidades
Calcular
Valeur MKS
Unidades MKS
$\Delta Q$
DQ
Calor fornecido ao líquido ou sólido
J
$L$
L
Calor latente
J/kg
$l_m$
l_m
Calor latente molar
J/mol
$c_v$
c_v
Concentração de moléculas de vapor de água
mol/m^3
$c_s$
c_s
Concentração de vapor de água saturado
mol/m^3
$\Delta m$
Dm
Massa evaporada
kg
$M_m$
M_m
Massa molar
kg/mol
$n_v$
n_v
Número de moles de vapor de água
mol
$n_s$
n_s
Número de moles de vapor de água saturado
mol
$p_{ref}$
p_ref
Pressão de referência
Pa
$p_v$
p_v
Pressão de vapor de água insaturada
Pa
$p_s$
p_s
Pressão de vapor de água saturada
Pa
$T$
T
Temperatura absoluta
K
$RH$
RH
Umidade relativa
%
$\Delta V$
DV
Variação de volume na mudança de fase
m^3
$\Delta v_m$
Dv_m
Variação do volume molar durante a mudança de fase
m^3/mol

Cálculos


Primeiro, selecione a equação:   para ,  depois, selecione a variável:   para 

Símbolo
Equação
Resolvido
Traduzido

Cálculos

Símbolo
Equação
Resolvido
Traduzido

 Variáve   Dado   Calcular   Objetivo :   Equação   A ser usado



Equações

Usando a equa o de Clausius-Clapeyron para o gradiente de la pressão ($p$) em rela o a la temperatura absoluta ($T$), que depende de o calor latente ($L$) e la variação de volume na mudança de fase ($\Delta V$):

$\displaystyle\frac{ dp }{ dT }=\displaystyle\frac{ L }{ \Delta V T }$



No caso da mudan a de fase de l quido para g s, podemos assumir que a mudan a de volume aproximadamente igual ao volume do vapor. Portanto, podemos empregar a equa o dos gases ideais com o número de moles ($n$), o volume ($V$), la constante de gás universal ($R_C$) e la pressão de vapor de água insaturada ($p_v$):

$$



Uma vez que a equa o de Clausius-Clapeyron pode ser escrita como:

$\displaystyle\frac{dp}{dT}=\displaystyle\frac{L}{n}\displaystyle\frac{p}{R T^2}$



Onde o calor latente molar ($l_m$) ($l_m = L/n$) corresponde mudan a de entalpia durante a mudan a de fase h (a energia necess ria para formar gua), n s finalmente obtemos:

$\displaystyle\frac{dp}{dT}=l_m\displaystyle\frac{p}{RT^2}$



Se integramos esta equa o entre la pressão de vapor de água saturada ($p_s$) e a press o no ponto p_0 temperatura T_0, obtemos:

$p_s=p_0e^{l_m/RT_0}e^{-l_m/RT}$



Se avaliarmos esta express o com os dados no ponto cr tico:

$p_{ref}=p_0e^{l_m/RT_0}$



N s finalmente temos:

$ p_s = p_{ref} e^{- l_m / R_C T }$

(ID 3182)

La pressão ($p$), o volume ($V$), la temperatura absoluta ($T$) e o número de moles ($n$) est o relacionados atrav s das seguintes leis f sicas:

• Lei de Boyle

$ p V = C_b $



• Lei de Charles

$\displaystyle\frac{ V }{ T } = C_c$



• Lei de Gay-Lussac

$\displaystyle\frac{ p }{ T } = C_g$



• Lei de Avogadro

$\displaystyle\frac{ n }{ V } = C_a $



Essas leis podem ser expressas de forma mais geral como:

$\displaystyle\frac{pV}{nT}=cte$



Essa rela o geral estabelece que o produto da press o e do volume dividido pelo n mero de moles e a temperatura permanece constante:

$ p V = n R_C T $

(ID 3183)

La pressão ($p$), o volume ($V$), la temperatura absoluta ($T$) e o número de moles ($n$) est o relacionados atrav s das seguintes leis f sicas:

• Lei de Boyle

$ p V = C_b $



• Lei de Charles

$\displaystyle\frac{ V }{ T } = C_c$



• Lei de Gay-Lussac

$\displaystyle\frac{ p }{ T } = C_g$



• Lei de Avogadro

$\displaystyle\frac{ n }{ V } = C_a $



Essas leis podem ser expressas de forma mais geral como:

$\displaystyle\frac{pV}{nT}=cte$



Essa rela o geral estabelece que o produto da press o e do volume dividido pelo n mero de moles e a temperatura permanece constante:

$ p V = n R_C T $

(ID 3183)

A rela o entre la umidade relativa ($RH$) com la concentração de moléculas de vapor de água ($c_v$) e ERROR:4952,0 expressa como:

$ RH =\displaystyle\frac{ c_v }{ c_s }$



e relacionando la pressão ($p$) com la concentração molar ($c_m$), la temperatura absoluta ($T$) e la constante de gás universal ($R_C$), obtemos:

$ p = c_m R_C T $



Isso se aplica press o de vapor de gua, onde:

$p_v = c_v R T$



e press o de vapor saturada de gua:

$p_s = c_s R T$



resultando na seguinte equa o:

$ RH =\displaystyle\frac{ p_v }{ p_s }$

(ID 4478)

Quando la pressão ($p$) se comporta como um g s ideal, cumprindo com o volume ($V$), o número de moles ($n$), la temperatura absoluta ($T$) e la constante de gás universal ($R_C$), a equa o dos gases ideais:

$ p V = n R_C T $



e a defini o de la concentração molar ($c_m$):

$ c_m \equiv\displaystyle\frac{ n }{ V }$



levam seguinte rela o:

$ p = c_m R_C T $

(ID 4479)

Quando la pressão ($p$) se comporta como um g s ideal, cumprindo com o volume ($V$), o número de moles ($n$), la temperatura absoluta ($T$) e la constante de gás universal ($R_C$), a equa o dos gases ideais:

$ p V = n R_C T $



e a defini o de la concentração molar ($c_m$):

$ c_m \equiv\displaystyle\frac{ n }{ V }$



levam seguinte rela o:

$ p = c_m R_C T $

(ID 4479)


Exemplos

A evapora o ocorre quando part culas de um l quido atingem sua superf cie e possuem energia suficiente para escapar, passando a fazer parte do g s que chamamos de vapor. Para que isso ocorra, algumas part culas devem ter energia bastante para superar as for as de atra o entre as mol culas do l quido. Essa energia essencialmente cin tica, e sua fuga depende de atingir uma velocidade m nima.

(ID 15289)

A fase gasosa da gua corresponde ao que conhecido como vapor de gua. Ela criada quando as mol culas de gua adquirem energia cin tica suficiente para escapar da fase l quida e come am a se mover pelo espa o acima do l quido. Periodicamente, as mol culas em estado gasoso colidem novamente com a superf cie l quida e s o capturadas, retornando ao estado l quido.

medida que o n mero de mol culas em estado gasoso aumenta, tamb m aumenta o n mero de mol culas que retornam ao estado l quido. Esse processo continua at que um equil brio seja alcan ado entre as mol culas que deixam o l quido e as que s o reabsorvidas. Nessa situa o, diz-se que o espa o acima do l quido est saturado.

(ID 1010)

Quando la variação de volume na mudança de fase ($\Delta V$) muda de fase de um l quido para um g s, pode ser expresso como:

$\Delta V = V_{\text{g s}} - V_{\text{l quido}}$



Dado que o volume do g s significativamente maior do que o do l quido,

$V_{\text{g s}} \gg V_{\text{l quido}}$



podemos aproximar:

$\Delta V \approx V_{\text{g s}}$



Como o vapor de gua se comporta de maneira semelhante a um g s ideal, podemos afirmar que com os valores de la constante de gás universal ($R_C$), o número de moles ($n$), la temperatura absoluta ($T$) e la pressão de vapor de água insaturada ($p_v$):

$ p_v \Delta V = n R_C T $



portanto, la variação de volume na mudança de fase ($\Delta V$) :

$\Delta V = \displaystyle\frac{nRT}{p_v}$

(ID 3185)

Usando a equa o de Clausius-Clapeyron para o gradiente de la pressão ($p$) em rela o a la temperatura absoluta ($T$), que depende de o calor latente ($L$) e la variação de volume na mudança de fase ($\Delta V$):

$\displaystyle\frac{ dp }{ dT }=\displaystyle\frac{ L }{ \Delta V T }$



No caso da mudan a de fase de l quido para g s, podemos assumir que a mudan a de volume aproximadamente igual ao volume do vapor. Portanto, podemos empregar a equa o dos gases ideais com o número de moles ($n$), o volume ($V$), la constante de gás universal ($R_C$) e la pressão ($p$):

$ p V = n R_C T $



Uma vez que a equa o de Clausius-Clapeyron pode ser escrita como:

$\displaystyle\frac{dp}{dT}=\displaystyle\frac{L}{n}\displaystyle\frac{p}{R T^2}$



Onde o calor latente molar ($l_m$) ($l_m = L/n$) corresponde mudan a de entalpia durante a mudan a de fase h (a energia necess ria para formar gua), n s finalmente obtemos:

$\displaystyle\frac{dp}{dT}=l_m\displaystyle\frac{p}{RT^2}$



Se integramos esta equa o entre la pressão de vapor de água saturada ($p_s$) e a press o no ponto p_0 temperatura T_0, obtemos:

$p_s=p_0e^{l_m/RT_0}e^{-l_m/RT}$



Se avaliarmos esta express o com os dados no ponto cr tico:

$p_{ref}=p_0e^{l_m/RT_0}$



N s finalmente temos:

$ p_s = p_{ref} e^{- l_m / R_C T }$

(ID 15767)

A rela o entre la umidade relativa ($RH$) com la concentração de moléculas de vapor de água ($c_v$) e ERROR:4952,0 expressa como:

$ RH =\displaystyle\frac{ c_v }{ c_s }$



e relacionando la pressão ($p$) com la concentração molar ($c_m$), la temperatura absoluta ($T$) e la constante de gás universal ($R_C$), obtemos:

$ p = c_m R_C T $



Isso se aplica press o de vapor de gua, onde:

$p_v = c_v R T$



e press o de vapor saturada de gua:

$p_s = c_s R T$



resultando na seguinte equa o:

$ RH =\displaystyle\frac{ p_v }{ p_s }$

(ID 15768)


(ID 15347)

La massa evaporada ($\Delta m$) definido usando o calor latente ($L$) e o calor de mudança de fase ($\Delta Q$) da seguinte maneira:

$ \Delta Q = L \Delta m$

(ID 3200)

A varia o de volume entre o material em dois estados diferentes pode ser expressa em mols

$\Delta v_m =\displaystyle\frac{ \Delta V }{ M_m }$

para obter um indicador caracter stico do material.

(ID 12823)

La pressão de vapor de água saturada ($p_s$) pode ser calculado usando la pressão de referência ($p_{ref}$), la constante de gás universal ($R_C$), la temperatura absoluta ($T$) e o calor latente molar ($l_m$) de acordo com o seguinte f rmula:

$ p_s = p_{ref} e^{- l_m / R_C T }$

(ID 3182)

La pressão ($p$), o volume ($V$), la temperatura absoluta ($T$) e o número de moles ($n$) est o relacionados pela seguinte equa o:

$ p V = n R_C T $



onde la constante de gás universal ($R_C$) tem um valor de 8,314 J/K mol.

(ID 3183)

La pressão ($p$), o volume ($V$), la temperatura absoluta ($T$) e o número de moles ($n$) est o relacionados pela seguinte equa o:

$ p V = n R_C T $



onde la constante de gás universal ($R_C$) tem um valor de 8,314 J/K mol.

(ID 3183)

La umidade relativa ($RH$) pode ser expresso em termos de la pressão de vapor de água insaturada ($p_v$) e la pressão de vapor de água saturada ($p_s$) como segue:

$ RH =\displaystyle\frac{ p_v }{ p_s }$

(ID 4478)

La pressão ($p$) pode ser calculado a partir de la concentração molar ($c_m$) utilizando la temperatura absoluta ($T$) e la constante de gás universal ($R_C$) da seguinte maneira:

$ p = c_m R_C T $

(ID 4479)

La pressão ($p$) pode ser calculado a partir de la concentração molar ($c_m$) utilizando la temperatura absoluta ($T$) e la constante de gás universal ($R_C$) da seguinte maneira:

$ p = c_m R_C T $

(ID 4479)

La relation entre la concentração de moléculas de vapor de água ($c_v$) et ERROR:4952,0 est appel e la umidade relativa ($RH$). En d'autres termes, lorsque l'humidit relative atteint 100 %, la concentration existante est gale la concentration satur e.

$ RH =\displaystyle\frac{ c_v }{ c_s }$

(ID 3175)


ID:(373, 0)