Como a água ferve em uma panela sem tampa?

A pressão de vapor se acumula mais facilmente em um recipiente fechado, mas ainda pode aumentar em um recipiente aberto.

A fervura em uma panela aberta ocorre quando a taxa de redução na pressão de vapor devido à dissolução do ar na água é insignificante em comparação com a taxa de aumento na pressão de vapor devido ao aquecimento da água, E a pressão de vapor consegue corresponder à pressão atmosférica.


Suponha que aqueçamos um pote de solvente para ferver, abra ao ar.

https://ak5.picdn.net/

Teremos dois processos concorrentes à medida que o solvente esquenta:

  • As moléculas de solvente específicas com energia cinética suficiente vaporizar da superfície da solução de modo que a pressão de vapor acima da solução aumenta.
  • O ar acima da solução dissolve-se no solvente para diminuir sua pressão de vapor, impedindo que as partículas de solvente escapem da superfície da solução.

This is shown in this modification of Raoult's law:

#DeltaP_(vap) = -chi_"solute"P_(vap)^"*"#

where #chi_"solute"# is the mol fraction of any solute in an ideal solution, and #P_(vap)^"*"# is the vapor pressure of the pure solvent. Note that #DeltaP_(vap) < 0#, indicating a decrease is inevitable.

A solubilidade dos gases em solventes (como a água) diminui com o aumento da temperatura uma vez que partículas mais rápidas têm uma maior tendência de fuga. Em outras palavras, quando o solvente é aquecido, menos ar pode ser dissolvido no solvente.

http://www.dynamicscience.com.au/

Como resultado, a diminuição da pressão de vapor devido à dissolução do ar no solvente torna-se menos significativo como a temperatura do solvente aumenta.

(Isso é matematicamente mostrado acima, onde uma diminuição na solubilidade [proporcional a #chi_"solute"#] leva a uma diminuição menor na #P_(vap)#.)

Eventualmente, a temperaturas suficientemente quentes, a taxa de vaporização do solvente (aumentar em pressão de vapor) supera a taxa de dissolução do ar no solvente (diminuir na pressão de vapor) e o solvente (como a água) pode atingir seu ponto de ebulição.

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