Despeje uma bebida gelada em um copo em um dia quente de verão e logo, gotas de água se formarão na parte externa do copo. Como acontece essa condensação no vidro e de onde vem a água? Uma compreensão dos estados e fases da matéria responde a essas perguntas.
Estados da matéria
Considere três dos estados da matéria: sólido, líquido e gasoso.
Em um sólido, as partículas são compactadas juntas como blocos de construção e têm uma forma definida. As partículas do sólido não se movem muito, mas terão uma vibração das partículas subatômicas como elétrons em movimento constante.
Líquidos terá o formato de um recipiente - muito parecido com uma bebida gelada derramada no copo, onde o líquido enche o recipiente. Em líquidos, as partículas são fracamente embaladas e podem fluir umas em torno das outras.
Gases não têm forma definida e se expandem para encher um recipiente. Há tanto espaço entre as partículas gasosas que as partículas raramente entram em contato umas com as outras.
Estados da matéria: mudanças de fase
A água pode se mover através dos três estados da matéria, dependendo da temperatura. Ele pode ser encontrado como um sólido no gelo, água líquida e como um gás no vapor de água.
Considere o diagrama de fluxo abaixo de como os estados da matéria se transformam uns nos outros; os processos pelos quais isso acontece são nomeados:
Sólido → em Derretendo se transforma em → líquido → em evaporação se transforma em → gás
O reverso é:
Gás → em condensação se transforma em → líquido → em congelando torna-se → sólido
Observe que o processo de condensação é quando um gás se transforma em líquido. Com a água, isso significa que o vapor d'água se transformou em água líquida.
Uma definição química de condensação é o processo de mudança de uma substância do estado gasoso para o estado líquido. Este processo é causado principalmente por uma mudança na temperatura, mas também na pressão.
Processo de Condensação e Energia
Revise o diagrama de fluxo de gás em líquido:
Gás → na condensação torna-se → líquido
Lembre-se também de como as moléculas atuaram nos estados gasoso e líquido. Em um gás, as partículas têm uma alta energia cinética. Em um líquido, eles têm menos energia cinética. Um gás precisa perder energia para se tornar um líquido.
As moléculas de água no estado gasoso perdem energia térmica, diminuem seu movimento e começam a “grudar” para formar um líquido.
Condensação: Ciclo da Água
Contas de água apareceram no vidro e, a partir da definição, isso significa que vapor de água condensou-se em líquido na superfície do vidro.
Esse vapor d'água está sempre presente no ar, mesmo em dias claros. A água está sempre condensando e evaporando (o oposto da condensação) no ar. Compreender o ciclo da água no ponto de condensação pode ajudar a reconhecer como a água se forma em um copo frio.
No ciclo da água, o vapor de água empurrado para a atmosfera superior mais fria diminui a taxa de evaporação para menos do que a taxa de condensação. A condensação ocorre em uma taxa mais rápida, e as moléculas de água gasosa se condensam em torno de minúsculas partículas aerotransportadas partículas de poeira, sal e fumaça para formar pequenas gotículas que podem crescer ao coletar mais água líquida moléculas.
Condensação no vidro
Semelhante à atmosfera superior mais fria, já que o vidro em nosso exemplo desde o início fica frio por causa do o gelo na bebida, atinge uma temperatura em que a condensação ocorre a uma taxa mais elevada do que evaporação. Mesmo em um dia quente, e embora o ar quente possa reter mais vapor de água do que o ar frio, há um limite máximo para a quantidade de vapor de água que o ar pode reter.
O movimento das partículas pode explicar esse aumento na taxa de condensação. Quando o ar quente entra em contato com o vidro frio, o calor é transferido do ar quente para o vidro frio. A perda de calor no ar circundante faz com que o vapor de água pelo vidro perca energia. Uma vez que a energia é perdida, o vapor d'água se condensa em líquido no vidro.
Assim que o gelo derreter na bebida, a temperatura do líquido dentro do copo e do ar ao redor entrarão em equilíbrio e a condensação no copo não mais se formará.