Como você pode explicar que o butano é um líquido no isqueiro e um gás quando coletado?

Passo 1

O enunciado pergunta por que o mesmo composto—o butano—fica no estado líquido dentro de um isqueiro e, ao ser liberado para um recipiente aberto, comporta-se como gás. Aqui vamos usar conceitos de ponto de ebulição, pressão de vapor e diagrama de fases para explicar esse comportamento.

Passo 2

O ponto de ebulição do butano é -0{,}5\,^\circ\mathrm{C}. Isso significa que, à pressão de 1\,\mathrm{atm}, qualquer temperatura acima de -0{,}5\,^\circ\mathrm{C} faz o butano existir no estado gasoso. A temperatura ambiente típica (por exemplo 20\,^\circ\mathrm{C}) é muito superior a -0{,}5\,^\circ\mathrm{C}, de modo que, sem variação de pressão, o butano seria um gás sob condições ambientais.

Passo 3

Num isqueiro, o butano é armazenado sob pressão interna elevada, tipicamente da ordem de 2\,\mathrm{atm} ou mais. Aumentar a pressão eleva o ponto de ebulição: em pressões acima da pressão de vapor do butano à temperatura ambiente, o butano se liquefaz. Em outras palavras, o diagrama de fases do butano mostra que, a 20\,^\circ\mathrm{C} e 2\,\mathrm{atm}, a fase estável é líquida.

Passo 4

Quando você libera o butano do isqueiro para o ambiente, a pressão cai rapidamente para cerca de 1\,\mathrm{atm}. Nesse salto de pressão, o butano líquido fica acima de seu ponto de ebulição à nova pressão e evapora instantaneamente, formando gás. É esse gás que você coleta ou sente sair do isqueiro.

Resposta

O butano permanece líquido dentro do isqueiro porque está sob pressão superior à sua pressão de vapor à temperatura ambiente, o que eleva seu ponto de ebulição. Ao ser liberado, a pressão cai para \approx1\,\mathrm{atm}, ficando acima do ponto de ebulição do butano e fazendo-o evaporar, logo comportando-se como gás.

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