Definição de calor da vaporização
Também conhecido como entalpia de vaporização, o calor da vaporização (∆HVAP) é definido pela quantidade de entalpia (energia térmica) necessária para transformar uma substância líquida em um gás ou vapor. É medido em joules por mole (j/mol), ou às vezes em calorias (c).
O calor da vaporização explicou
O calor da vaporização sempre tem um valor positivo, porque a entalpia é sempre adicionada a um sistema para vaporizar um líquido. À medida que as moléculas ganham mais energia cinética, elas se tornam mais propensas a se separar do líquido e se tornarem um gás.
O aumento necessário da energia interna pode ser descrito como a energia necessária para quebrar as interações intermoleculares no líquido. Quanto mais fraca a ligação entre os átomos, menor a energia é necessária para quebrar essas ligações.
A quantidade de energia necessária é uma função da pressão na qual a transformação ocorre e depende da temperatura. Quanto mais quente o líquido já é, menos energia é necessária. A pressões mais altas, é necessária mais energia. Há uma temperatura crítica na qual o calor da vaporização desaparece (TR = 1). Após essa temperatura crítica, a substância é distinguível, nem como líquido nem vapor. Em vez disso, torna -se conhecido como um fluido supercrítico.
Em uma solução contendo os estados líquidos e gasosos, a energia cinética do vapor é maior que a do líquido, porque as partículas de vapor são capazes de fluir com mais facilidade. O aumento do movimento nas partículas de gás em comparação com as partículas líquidas cria calor e pressão.
Calor da fórmula de vaporização
Uma equação muito básica para calcular o calor da vaporização é:
Δhvap = hvapor – hliquid
Isso calcula a diferença na energia interna da fase de vapor em comparação com a fase líquida.
No entanto, essa equação não leva em consideração a energia adicional necessária para que as partículas de gás recuem contra a pressão atmosférica para permitir o aumento de volume quando um líquido ferve.
Portanto, uma equação mais completa para calcular o calor da vaporização é:
ΔHVAP = ΔUVAP + PΔV
Onde ΔUVAP é a diferença na energia interna entre a fase de vapor e a fase líquida (ΔUVAP = hvapor – hliquid) e pΔV é o trabalho realizado contra a pressão ambiente.
Calor de vaporização da água
A água tem alto calor específico. Esta medição descreve a quantidade de energia necessária para elevar a temperatura da água a 1 grau Celsius. Como tal, a água também tem um alto calor de vaporização. De fato, a água leva mais de 40.000 joules por toupeira para vaporizar. Isso é extremamente importante para a vida na Terra.
Como a maioria da Terra é feita de água, grandes mudanças na quantidade de energia solar que a Terra recebe são neutralizadas pela água. A água absorve o calor lentamente e libera calor quando há menos sol. Isso ajuda a combater mudanças drásticas de temperatura, o que seria devastador para a vida. Em comparação, se o mundo fosse feito principalmente de etanol, a temperatura flutuaria rapidamente porque o etanol tem um calor muito menor de vaporização e calor específico.
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Diferenças no calor da vaporização
As principais influências sobre o calor da vaporização são as interações entre moléculas em uma solução. Em um líquido, as moléculas se movem, mas estão constantemente interagindo. Alguns formam ligações de hidrogênio, enquanto outras substâncias formam outros tipos de ligações leves entre as moléculas. Essas ligações contêm energia e mantêm o líquido em um estado de energia mais baixa. O calor da vaporização descreve quanta energia é necessária para separar esses títulos.
A água tem um alto calor de vaporização, porque as ligações de hidrogênio se formam prontamente entre o oxigênio de uma molécula e os hidrogênios de outras moléculas. Essas ligações mantêm as moléculas unidas. Para fazer a água vaporizar, você deve aumentar a temperatura para fazer com que as moléculas se movam mais rapidamente. Em um certo ponto, as moléculas começarão a se afastar do líquido e vaporizar.
Os metais têm um calor ainda maior de vaporização. Muitos metais formam interações complexas com outros átomos de metal. Isso mantém as moléculas unidas ainda mais apertadas que as moléculas de água. Como tal, o calor da vaporização dos metais é muito maior que o da água.
Questionário
1. O calor da vaporização sempre tem que tipo de valor?
2. Se um líquido usa 40 joules de calor para vaporizar duas moles de líquido, qual é o calor da vaporização?
3. O calor da vaporização calcula ______________.
4. Por que é importante que a água tenha um alto calor de vaporização?
5. Em um estado líquido, uma certa substância forma muitas ligações temporárias, mas fortes entre as moléculas. Esta substância terá um calor alto ou baixo de vaporização?
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Última atualização em 19 de agosto de 2022