Quando álcool é colocado dentro de um béquer na temperatura ambiente, a velocidade de evaporação decresce com o tempo. Justifique.

Passo 1

O enunciado diz que, ao colocarmos álcool num béquer à temperatura ambiente, a velocidade de evaporação diminui com o tempo. O conteúdo envolvido é a teoria de vaporização de líquidos, em que precisamos entender pressão de vapor, equilíbrio dinâmico e transferência de calor.

Passo 2

A evaporação é a passagem de moléculas do líquido para a fase gasosa. Num dado instante a superfície do líquido tem uma pressão de vapor de equilíbrio que depende da temperatura, digamos \,p_{\mathrm{vap}}(T). A taxa líquida de evaporação é proporcional à diferença entre essa pressão de vapor e a pressão parcial do álcool já presente no ar acima do líquido, que chamaremos de \,p_{\mathrm{a}}(t). Assim, qualitativamente,
\dot m \;\propto\; p_{\mathrm{vap}}(T)\;-\;p_{\mathrm{a}}(t).
No início, o ar logo acima do líquido não contém vapor de álcool, ou seja \,p_{\mathrm{a}}(0)\approx0, e a diferença de pressões é máxima, fazendo a evaporação ocorrer rapidamente. À medida que o tempo passa, moléculas continuam se evaporando e \,p_{\mathrm{a}}(t) vai crescendo, reduzindo a diferença
p_{\mathrm{vap}}(T)\;-\;p_{\mathrm{a}}(t),
logo a taxa líquida \dot m diminui.

Passo 3

Além disso, a evaporação exige calor latente, que é retirado do próprio líquido (ou do ambiente imediato), provocando um resfriamento da superfície. Como \,p_{\mathrm{vap}}(T) decresce quando T cai, isso também reduz a diferença de pressão e faz a evaporação ficar ainda mais lenta.
No decorrer do processo, portanto, ocorrem simultaneamente dois efeitos que diminuem \dot m: o aumento de \,p_{\mathrm{a}}(t) no ar e a queda de \,p_{\mathrm{vap}}(T) por resfriamento. Esses efeitos levam a uma redução contínua da velocidade de evaporação até que se estabeleça um equilíbrio dinâmico em que a taxa de evaporação iguala a de condensação.

Resposta

A velocidade de evaporação decresce porque, com o tempo, a pressão parcial do vapor de álcool no ar acima do líquido aumenta (diminuindo o gradiente de pressão de vapor) e a própria superfície do líquido se resfria (reduzindo a pressão de vapor de equilíbrio), de modo que o fluxo líquido de moléculas para a fase gasosa vai diminuindo até atingir o equilíbrio dinâmico.

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