UEMA(2009)

Em uma sala existe uma vasilha com água no estado líquido, nas condições normais de temperatura e pressão. Em um certo instante é feito vácuo na sala. Nessas condições, pode-se afirmar que a água. 

a) continua líquida, mas a temperatura aumenta.

b) entra instantaneamente no estado de vapor. 

c) solidifica instantaneamente. 

d) evapora lentamente. 

e) continua líquida, mas a temperatura diminui.

Letra B.

O que acontece é a ebulição instantânea da água, entrando no estado de vapor. Pra entender isso, a gente precisa olhar para o diagrama de fases da água (pxT) que relaciona o estado físico da água com as propriedades termodinâmicas em que ela se situa:



Observe o gráfico: 
O que acontece quando você produz vácuo? Observe que a água está submetida inicialmente à pressão atmosférica, cerca de 101kPa. Quem produz essa pressão, como já dito no nome, é a atmosfera, o ar! Quando você produz vácuo, na verdade o que está acontecendo é a retirada quase que total do ar no recinto. Assim, a pressão em que a água está submetido é drasticamente reduzida! No gráfico, inicialmente a água está submetida a 101kPa e a uma temperatura, digamos, de 25ºC, ou seja, ela está na zona líquida, como antes dito. Como a despressurização é drástica, a diminuição de temperatura não acompanha a da pressão, e assim podemos analisar somente a variação de pressão no gráfico. Olhando o diagrama, mantendo a temperatura e diminuindo a pressão você observa que a água passa de liquido para vapor, ou seja ebulição. Além disso, a ebulição se dá de forma extremamente rápida, pois despressurização é rápida também.

Observações:
1) Pela primeira lei da termodinâmica, \Delta U=Q-W. Supondo uma rápida transformação, podemos considerá-la adiabática (Q=0), \Delta U=-W. Quando a água se evapora, ela tem que realizar trabalho, pois ela está se expandindo. Dessa forma, o trabalho realizado por ela deve ser positivo, o que acarreta numa variação de energia interna negativa. Como você deve saber, a energia interna está diretamente relacionada com a temperatura do sistema, e como a \Delta U é negativo, a variação de temperatura também será negativa!

2)Observe que realmente não há aquecimento do sistema, nada fica quente.

Nesse caso a variação da pressão não é tão rápida. Mas veja este vídeo em que ele fez uma rápida despressurização usando sangue:

Existe uma certa propriedade termodinâmica chamada pressão de vapor, que é característica de cada fluido. Para que ele entre em ebulição a pressão de vapor precisa superar a pressão ambiente. E você pode conseguir isso aumentando a pressão de vapor (função da temperatura), ou seja aquecendo o fluido; ou também pode diminuir a pressão ambiente, que é o que foi feito aqui.

Espero ter esclarecido, abraço!

Valeu!!!

Bela explicação! Mas isso me despertou uma curiosidade: como explicar a ebulição sanguínea que ocorre dentro do corpo no espaço, uma vez que suponho que a pressão arterial não seja alterada, devido à quantidade de sangue por volume ser constante? Não encontrei bons argumentos.

Pelo contrário, a pressão sanguínea vai cair, e muito! Quando você vai ao médico, e ele mede sua pressão, ele está medindo a pressão manométrica do sangue. O que é pressão manométrica?

A pressão manométrica é a medição da pressão em relação à pressão atmosférica existente no local, podendo ser positiva ou negativa. Geralmente se coloca a letra “G” após a unidade para representá-la.


Logo, quando você mede a pressão do sangue, está desconsiderando a pressão atmosférica, pois afinal ela sempre está lá! Quando você vai ao espaço sem as roupas de astronauta, não temos mais pressão atmosférica, apenas a pressão de bombeamento do coração , que não chega perto dos 101kPa da atmosfera. Logo, você experimenta os efeitos de ebulição sim.

Abraço!

Só para me certificar de que compreendi: então a pressão aqui na Terra é negativa e no espaço é positiva. Tendo uma variação de pressão positiva, você tem um aumento de temperatura brusca, causando a ebulição? Já que Pman = Pinter - Patm e P/T = K

Não, entenda-se que falamos de pressão positiva e negativa quando estamos falando de pressão manométrica. A pressão manométrica é definida como:

p_M=p_{abs}-p_{atm}=p_{abs}-101,5kPa
Onde Pabs é a pressão absoluta.

Ou seja, ela só vai ser negativa quando estivermos em uma pressão absoluta menor que a atmosférica. Na Terra, quando você estiver ao ar livre, a pressão manométrica é nula. Quando você estiver no espaço, onde a pressão é nula, a pressão manométrica é nula.

Quando estivermos falando de transformações químicas/físicas, devemos nos ater somente a pressão absoluta. A pressão manométrica só serve para termos um melhor manuseio com os números. Assim, como temos que a temperatura ambiente é 298K, mas preferimos dizer 25ºC.

Abraço