Como ocorre o resfriamento da água na câmara de vácuo?

13 de outubro, 2020 às 10:48 | Postado em Gás e vapor, Mudanças de estado da matéria, Termologia, termodinâmica

No vídeo Tripelpunkt des Wassers observa-se a água ao entrar no estado sólido em uma câmera de vácuo. Como acontece esse processo que leva a água a congelar se o vácuo é péssimo condutor térmico?

O processo de resfriamento da água em baixa pressão, na câmara de vácuo, também ocorre na pressão atmosférica: ele se dá por vaporização  (evaporação e ebulição). Em baixa pressão o processo é mais rápido mas ainda assim, como mostra o vídeo, demora minutos. A evaporação resfria o restante da água que não evaporou porque as moléculas mais energéticas passam para o estado gasoso, restando no estado líquido e depois sólido as moléculas menos energéticas. Ou seja, a perda de energia térmica nesse caso se dá por um transporte de massa. Energia térmica sendo transferida juntamente com massa é denominada de convecção.

Quando a água resfria no ar (portanto na pressão atmosférica), a condução térmica é pouco relevante pois como é sabido, o ar é péssimo condutor térmico. A importância da evaporação no resfriamento é verificada  deixando um recipiente com água quente aberto, destapado: o seu resfriamento ocorre muito mais rapidamente do que quando a evaporação é dificultada por se colocar uma tampa.

A evaporação pode determinar que a temperatura do líquido atinja valores abaixo da temperatura do ambiente no qual se encontra conforme demonstrado em Resfriamento do álcool ou da água por evaporação e em Ventilador borrifador de água baixa a temperatura ambiente?

“Docendo discimus.” (Sêneca)