Quando um copo de vidro cheio de água gelada é colocado à temperatura ambiente, percebe-se que fica todo suado por fora pela formação de pequenas gotículas de água na superfície externa do copo. Explique este fenômeno.

Passo 1

Beleza, o enunciado diz: “Um copo de vidro cheio de água gelada colocado à temperatura ambiente fica ‘suado’ por fora, com gotinhas de água. Explique esse fenômeno.”
Conteúdo: Termodinâmica aplicada à umidade do ar – mais especificamente o ponto de orvalho e condensação.
O que vamos precisar:
• Entender que o ar contém vapor d’água e tem um “limite” de quanto vapor ele suporta (umidade relativa).
• Saber que esse limite depende da temperatura (quanto mais quente, mais vapor ele suporta).
• Entender que, ao esfriar, o ar que está em contato com a superfície do copo pode chegar abaixo do ponto de orvalho, fazendo o vapor virar gotículas.

Passo 2

Primeiro, um pouquinho de teoria sobre umidade e ponto de orvalho:
  1. O ar “segura” uma certa quantidade de vapor d’água, chamada pressão de vapor real UR = pvpsat(T) times 100% .
  2. Para cada temperatura , existe uma pressão de vapor máxima em que começa a gerar condensação, chamada pressão de saturação .
  3. A umidade relativa é definida como
Quando UR = 100%, o ar está saturado e, se esfriar mais, vem a condensação.

Passo 3

No nosso caso, o ar ao redor do copo está a temperatura ambiente . Ele contém vapor d’água com certa umidade relativa (digamos UR = 60% ou 70% no dia normal). Portanto .
Quando o ar encosta na parede fria do copo (temperatura ), esse ar próximo à parede esfria de para .

Passo 4

Ao esfriar, a pressão de saturação cai:
psat(Tcopo) < psat(Tamb)
Mas como o ar não “descarta” imediatamente o vapor, sua pressão de vapor real pv > psat(Tcopo), continua praticamente a mesma. Chega um ponto em que
ou seja, a umidade relativa local fica acima de 100%. Isso força o vapor d’água a virar líquido, formando gotinhas na superfície do copo.

Resposta

O ar úmido em contato com o copo gelado esfria abaixo do ponto de orvalho, ultrapassa a pressão de saturação do vapor d’água e, assim, condensa em pequenas gotículas de água na superfície externa do copo.

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