Sobre a água no ar

15 de maio, 2016 às 16:49 | Postado em Gás e vapor, Termologia, termodinâmica

Oi, professor! Ultimamente os alunos tem me feito perguntas que me deixam sem resposta (o que é bom. Me faz pensar o conteúdo e sair do automático). Seguem uma série de perguntas encadeadas (provavelmente com erros conceituais associados):

1. As moléculas de água em suspensão no ar estão no estado de vapor. Correto?

2. Nesse caso, essas moléculas possuem energia cinética de agitação térmica para estarem em temperaturas maiores que os 100 °C. Correto?

3. Dessa forma, como a umidade do ar pode servir como um mecanismo de manutenção da temperatura ambiente? Como, por exemplo, nas florestas tropicais. Espero ter sido claro! A pergunta mais importante acredito ser a última. As demais foram construções minhas (que devem possuir erros conceituais). Abraço!

De fato os teu questionamento 2 deixa transparecer uma possível confusão conceitual que está discutida em uma antiga postagem do CREF: Confusão recorrente sobre vaporização da água.

O ar contém em maior ou menor quantidade vapor de água. Neste caso a energia cinética média de translação das moléculas de água é igual a das demais moléculas presentes no ar. A máxima proporção possível de vapor de água no ar a 1 atm depende da temperatura, sendo esta proporção máxima 0,6% a 0^o C, 2,5% a  a 20^o C e 7,0% a a 40^o C (vide o gráfico abaixo).

A quantidade de moléculas de água efetivamente existente no ar está relacionada à umidade relativa e esta é 100% quando as proporções referidas no parágrafo anterior forem atingidas. Vide Umidade relativa: o que é e como se determina?

Em suspensão no ar podem existir pequeníssimas gotas de água no estado líquido quando a atmosfera já se encontra saturada de vapor. Vide Nuvens não são massas de vapor? e Por que vapor é classificado como estado gasoso?

A evaporação da água, que pode acontecer em qualquer temperatura e de fato sempre acontece quando a umidade relativa é inferior a 100%, envolve a absorção de uma quantidade de energia muito grande (cerca de 500 vezes maior) quando comparada à quantidade de energia necessária para fazer a mesma massa de água que evaporou sofrer um acréscimo de 1,0^o C no estado líquido. Portanto a ocorrência de vaporização da água é um eficiente mecanismo de manutenção ou até de rebaixamento da temperatura do ambiente confome está exemplificado em  Ventilador borrifador de água baixa a temperatura ambiente?

 No caso das florestas tropicais é relevante também considerar que a área de evaporação (a superfície das folhas da vegetação) é enorme, propiciando assim a absorção da energia radiante e a usando em boa parte não para elevar a temperatura do vegetal mas para evaporar a água que nele está contida.

O tema da vaporização em diversas postagens do CREF inspirou o artigo na Física na Escola: Um_tema_negligenciado_em_textos_de_Fisica_Geral_a_vaporizacao_da_agua

“Docendo discimus.” (Sêneca)

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