No interior de um cilindro provido de êmbulo está um líquido volátil (por exemplo, éter) em equilíbrio com seu vapor. A temperatura se mantém constante. Responda:
a) O equilíbrio entre o líquido e o vapor é estático ou é dinâmico?
b) Como é chamada a pressão exercida pelo vapor, nesta caso?
c) O que ocorre com o sistema se elevarmos o êmbolo sem variarmos a temperatura?
d) Que sucede ao sistema se baixarmos o êmbolo sem variarmos a temperatura?
a) O equilíbrio entre o líquido e o vapor é estático ou é dinâmico?
b) Como é chamada a pressão exercida pelo vapor, nesta caso?
c) O que ocorre com o sistema se elevarmos o êmbolo sem variarmos a temperatura?
d) Que sucede ao sistema se baixarmos o êmbolo sem variarmos a temperatura?
Passo 1
O enunciado descreve um cilindro com êmbolo móvel contendo um líquido volátil em equilíbrio com seu vapor, à temperatura constante. O conteúdo da matéria é equilíbrio de fases e pressão de vapor saturado. Para resolver precisamos entender o conceito de equilíbrio dinâmico e como a pressão de vapor saturado se ajusta quando varia o volume do espaço de vapor.
Passo 2
O equilíbrio entre o líquido e o vapor não é estático no nível molecular: moléculas evaporam e condensam continuamente, mas sem mudança macroscópica nas quantidades. Esse é um equilíbrio dinâmico, pois as taxas de evaporação e condensação se igualam.
A pressão exercida pelo vapor em equilíbrio com o líquido, à temperatura fixa, chama-se pressão de vapor saturado (ou simplesmente pressão de vapor).
A pressão exercida pelo vapor em equilíbrio com o líquido, à temperatura fixa, chama-se pressão de vapor saturado (ou simplesmente pressão de vapor).
Passo 3
Se elevarmos o êmbolo mantendo a temperatura, o volume disponível para o vapor aumenta e sua pressão momentaneamente cai abaixo da pressão de vapor saturado. Como há espaço para mais vapor, o líquido evapora até que a pressão volte a igualar a pressão de vapor saturado, restabelecendo o equilíbrio.
Se baixarmos o êmbolo mantendo a temperatura, o volume do vapor diminui e sua pressão supera a pressão de vapor saturado. Nesse caso ocorre condensação até que a pressão retorne ao valor de vapor saturado, reinstaurando o equilíbrio.
Se baixarmos o êmbolo mantendo a temperatura, o volume do vapor diminui e sua pressão supera a pressão de vapor saturado. Nesse caso ocorre condensação até que a pressão retorne ao valor de vapor saturado, reinstaurando o equilíbrio.
Resposta
(a) É um equilíbrio dinâmico.
(b) Pressão de vapor saturado.
(c) Ao elevar o êmbolo a pressão cai abaixo da de vapor saturado, então há evaporação até restabelecer o equilíbrio.
(d) Ao baixar o êmbolo a pressão ultrapassa a de vapor saturado, então há condensação até restabelecer o equilíbrio.
(b) Pressão de vapor saturado.
(c) Ao elevar o êmbolo a pressão cai abaixo da de vapor saturado, então há evaporação até restabelecer o equilíbrio.
(d) Ao baixar o êmbolo a pressão ultrapassa a de vapor saturado, então há condensação até restabelecer o equilíbrio.