- Você coloca uma pedra de gelo a
em um recipiente com água a
no interior de uma caixa de vidro e fecha a tampa. A seguir, todo o ar é retirado do interior da caixa. Se o gelo, a água e o recipiente são todos mantidos à temperatura de
, descreva o estado de equilíbrio final da caixa.
Passo 1
O enunciado diz que colocamos gelo e água líquida, ambos a
, num recipiente fechado de onde retiramos todo o ar, mantendo a temperatura de
.
Conteúdo: equilíbrio de fases (sólido-líquido-vapor) e pressão de vapor saturado à temperatura fixa.
Conteúdo: equilíbrio de fases (sólido-líquido-vapor) e pressão de vapor saturado à temperatura fixa.
Passo 2
Em presença de vácuo, tanto o gelo quanto a água líquida tenderão a produzir vapor até que o sistema atinja o equilíbrio de fases. Nesse equilíbrio, a pressão parcial do vapor de água no interior do recipiente vale a pressão de vapor saturado à temperatura de
.
Passo 3
A
ocorre o ponto triplo da água (próximo de
K), em que as três fases podem coexistir. A pressão de vapor saturado nessa temperatura é
Passo 4
À medida que a água líquida evapora, a pressão do vapor sobe até
. Se ultrapassar esse valor, o vapor condensa—em especial sobre o gelo, pois a curva de saturação do gelo fica um pouco abaixo—e vice-versa. No fim, não há fluxo líquido de massa entre fases: gelo, água e vapor coexistem com a mesma pressão de vapor saturado.
Resposta
No equilíbrio final, dentro da caixa há simultaneamente gelo sólido, água líquida e vapor de água, todos a
, e a pressão do vapor é igual à pressão de saturação da água nessa temperatura (aproximadamente
).