Por que a água borbulha quando é fervida?

Escrito por vincent summers | Traduzido por nicolas sales
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Por que a água borbulha quando é fervida?
Água fervendo num recipiente de vidro (Markus Schweiss: Commons.wikimedia.org)

Quando a água é esquentada em um recipiente, como um pote de metal ou vidro, ela começa a borbulhar. Isso começa antes da ebulição devido a um mecanismo e continua de uma forma diferente ao ferver, devido a outro mecanismo. O borbulhar antes da temperatura de ebulição ocorre devido à presença de gases dissolvidos do ar. O outro mecanismo envolve as próprias moléculas da água. As moléculas da água exercem uma pequena pressão na atmosfera. Enquanto a temperatura da água vai aumentando, essa pressão à vapor aumenta até o ponto de ebulição. A pressão do vapor excede a pressão atmosférica e a água borbulha.

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Gases dissolvidos

Água de torneira não consiste apenas de moléculas de H2O. A água contém, também, gases dissolvidos. Isso acontece por que tais gases são solúveis em água. Eles rapidamente se dissolvem na água em baixas temperaturas. Quando a água é esquentada, a solubilidade desses gases dissolvidos decresce, eventualmente alcançando um ponto onde eles são expelidos. Como os gases são muito menos densos que o líquido, as bolhas sobem e escapam na atmosfera. Isso ocorre abaixo das temperaturas de ebulição.

Vapor da água

Quando a temperatura da água se aproxima da ebulição, as forças coesivas que prendem as moléculas de água juntas como um líquido são excedidas pelo processo de aquecimento. As moléculas se soltam do líquido em forma de vapor. Isso ocorre, especialmente, em imperfeições das superfícies dos recipientes, chamados de locais de nucleação. Se os locais de nucleação são insuficientes (isso pode ocorrer em novas e, especialmente, lisas superfícies, como o vidro), a água pode permanecer líquida mesmo depois do ponto de ebulição. Se isso ocorrer, é dito que a água está superaquecida e pode explodir para fora do recipiente repentinamente (um ato perigoso). Isso ocasionalmente ocorre em fornos micro-ondas.

Barulhos de ebulição parcial

A ebulição começa mais perto da fonte de calor (normalmente no fundo do recipiente). Como um crescente número de moléculas é convertido em vapor, eles criam bolhas. Enquanto as bolhas crescem, elas podem alcançar uma camada de líquido que não chegou ainda ao ponto de ebulição. Se isso acontecer, as bolhas irão estourar enquanto o vapor condensa, semelhante ao efeito de cavitação. Isso produz um leve barulho de pingo. Se as bolhas, depois de alcançarem o tamanho suficiente, não colidirem com uma camada mais fria de água primeiro, elas irão sair do seu local de nucleação e subir, escapando na atmosfera. Antes da ebulição, colunas ascendentes destas bolhas podem ser vistas.

Aquecimento pós-ebulição

Se um calor elevado for aplicado, formando uma camada de vapor abaixo do líquido (como acontece quando a água é derrubada em uma frigideira muito quente), o vapor age como um isolante entre a fonte de calor e o líquido acima do vapor. Essa ocorrência é chamada de Efeito de Leidenfrost.

Demonstração do Efeito de Leidenfrost

O Efeito de Leidenfrost tem sido demonstrado por uma pessoa treinada, onde rápida e brevemente põe seus dedos umedecidos em chumbo derretido. A camada externa da umidade entra em contato com o chumbo e rapidamente vaporiza, enquanto que a camada da umidade mais próxima da pele é isolada pelo vapor ao ficar quente o suficiente para queimar os dedos.

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