A água sólida (gelo) é lentamente aquecida a partir de uma temperatura muito baixa.
(b) Acima de certa pressão máxima
, não se observa nenhuma transição com ebulição. Qual é essa pressão? Descreva a sequência das transições de fase que ocorrem para
.
(b) Acima de certa pressão máxima
Passo 1
Beleza, vamos resumir o que a questão está pedindo. Estamos falando sobre a água sólida, ou seja, o gelo, que está sendo aquecida a partir de uma temperatura bem baixa. A questão em (b) quer que a gente descubra qual é a pressão máxima, chamada de
, acima da qual a água não passa mais por uma transição de fase que envolve ebulição. Além disso, precisamos descrever quais mudanças de fase acontecem quando a pressão está entre
e
. Para resolver isso, vamos precisar entender um pouco sobre os diagramas de fases da água e os conceitos de transições de fase como fusão e ebulição.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre o que é pressão crítica. A pressão crítica é a pressão acima da qual a água não pode existir como líquido, independentemente da temperatura. Acima dessa pressão, se a água for aquecida, ela não passará por ebulição, ou seja, não vai transformar do líquido para o gás. Essa pressão crítica para a água é aproximadamente
.
Passo 3
Então, a pressão
mencionada na questão é justamente essa pressão crítica. Portanto,
. Isso significa que, se a pressão aplicada for maior que
, a água não vai ferver, não haverá a transição da fase líquida para a gasosa.
Passo 4
Agora, vamos descrever o que acontece quando a pressão está entre
e
. Vamos assumir que
é uma pressão mínima abaixo da qual a água não consegue se manter líquida. Entre
e
, a sequência de transições de fase quando a água é aquecida a partir do gelo é a seguinte:
- Fusão: O gelo derrete e vira água líquida quando a temperatura atinge 0°C a 1 atm de pressão (ou mais alta dependendo da pressão aplicada).
- Ebulição: A água líquida pode ferver, transformando-se em vapor, desde que a pressão esteja abaixo de
.
Resposta
A pressão máxima
é aproximadamente
. Para pressões entre
e
, ao aquecer o gelo, primeiro ele derrete formando água líquida e, posteriormente, a água pode ferver transformando-se em vapor.