Enunciado

Trace a curva de ebulição e identifique os diferentes regimes de ebulição. Além disso, explique as características de cada um.

Passo 1

A curva típica de um processo de ebulição é a seguinte:

Vamos agora destacar os principais pontos de cada regime da curva.

Passo 2

A primeira região da curva (até o ponto A) é o que chamamos de regime de ebulição em convecção natural. Neste regime, o líquido começa a ser aquecido alguns poucos graus acima da sua temperatura de saturação. Assim, o líquido superaquecido sobe para a superfície, devido à diferença de densidade, e evapora. Nesta primeira parte a ebulição é regida principalmente por este mecanismo e por isso é chamada de ebuição em convecção natural.

A próxima região (de A a C) é o regime de ebulição nucleada. A partir do ponto A se inicia a formação de bolhas. Entre A e B as bolhas se formam em diversos sobre o meio de aquecimento. Essas bolhas se dissipam no líquido e evaporam, deixando um espaço na superfície aquecida que é preenchido pelo líquido ao redor. Esse processo aumenta a agitação das moléculas no sistema e é responsável pelo aumento do fluxo de calor neste regime. Entre os pontos B e C, há um aumento do excesso de temperatura ∆ T e x c , o que aumenta a taxa de formação das bolhas, gerando uma movimentação maior e consequente aumento do fluxo de calor. Em um certo momento (próximo ao ponto C) o excesso é tão grande que as bolhas passam a ocupar praticamente toda a superfície do aquecedor, tornando mais difícil o acesso do líquido à superfície de aquecimento. Desta forma, a taxa de crescimento do fluxo começa a diminuir até que seja atingido o ponto de fluxo máximo (ponto C).

Passo 3

A terceira região é a ebulição de transição. Entre os pontos C e D o fluxo de calor passa a diminuir, devido à superfície do aquecedor estar preenchida por bolhas. Esta região é chamada de transição pois nela podem ocorrer simultaneamente os processos de ebulição nucleada e ebulição de película. A partir do ponto D a ebulição nucleada deixa de acontecer.

A última região é a ebuição de película. O ponto D é chamado de ponto de Leidenfrost e é onde o fluxo atinge seu valor mínimo. Depois do ponto D, a superfície do aquecedor está completamente preenchida por uma película de vapor e o aumento do fluxo está relacionado ao aumento do excesso de temperatura, que faz com que a superfície aquecida emita uma energia por radiação que é considerável em altas temperaturas.

Por último falta esclarecer o ponto E do gráfico. Observe que o ponto E tem o mesmo fluxo que o ponto C. Certo? O que acontece é: se tentarmos ir além do ponto C, sem diminuir o fluxo de calor, o fluido irá aquecer subitamente e a curva de ebulição irá instantaneamente de C a E. O ponto E ocorre em uma temperatura muito elevada, muitas vezes acima do ponto de fusão da superfície do aquecedor. Assim, o salto do ponto C ao E pode queimar o aquecedor e, devido a isso, chamamos o ponto C de ponto de queima.

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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