O vapor de água é um dos vários gases que compõem o ar. Por exemplo, se a pressão total de um sistema, como o ar ao nível do mar, for 101,3 kPa (ou 29,9 polegadas de mercúrio), e esse ar for composto de nitrogênio, oxigênio, vapor de água e outros gases residuais, cada um desses gases contribui para a pressão total de 101,3 kPa. A parte que é vapor de água é chamada de pressão parcial do vapor de água. A pressão parcial do vapor de água é uma métrica fundamental encontrada como um componente nas fórmulas que definem todos os outros parâmetros de umidade.
Efeito de uma mudança na pressão
Dalton’s lei:
De acordo com a lei de Dalton, a pressão total de uma mistura de gases é igual à soma das pressões parciais de seus componentes. Isso significa que a pressão parcial de um componente é igual ao produto da pressão total pela fração molar do componente.
Portanto, uma alteração na pressão total de uma mistura de gases, com composição constante, resulta na mesma alteração na pressão parcial de cada componente. Por exemplo, dobrar a pressão total de uma mistura de gases resulta em dobrar a pressão parcial de cada componente. À medida que a pressão total aumenta, a pressão parcial do vapor de água aumenta proporcionalmente. É importante entender esse fato, como você verá quando definirmos a umidade relativa e a temperatura do ponto de orvalho. Um aumento na pressão de um sistema fechado aumentará a umidade relativa e elevará a temperatura do ponto de orvalho até que a saturação seja atingida.
Pressão de vapor acima de um líquido
Como as moléculas em um líquido estão mais próximas umas das outras do que em um gás, as forças intermoleculares são mais fortes do que em um gás. Para que um líquido se vaporize, as forças intermoleculares precisam ser superadas pela energia cinética das moléculas. Se um líquido for colocado em um recipiente fechado, as partículas que entram na fase de vapor não podem escapar. Em seu movimento aleatório, as partículas atingem o líquido e são recapturadas pelas forças intermoleculares. Assim, dois processos ocorrem simultaneamente: evaporação e condensação. A taxa de evaporação aumenta com o aumento da temperatura. Isso ocorre porque um aumento na temperatura corresponde a um aumento na energia cinética das moléculas. Ao mesmo tempo, a taxa de condensação aumenta à medida que o número de partículas na fase de vapor aumenta: mais moléculas atingem a superfície do líquido.
Quando esses dois processos se tornam iguais, o número de partículas e, portanto, a pressão na fase de vapor, se estabiliza.
O valor da pressão de vapor de equilíbrio depende das forças de atração entre as partículas do líquido e da temperatura do líquido. A pressão de vapor acima de um líquido aumenta com o aumento da temperatura.
Pressão de vapor de água de saturação
A pressão do vapor de água satura fortemente com o aumento da temperatura.
Pressão de vapor acima do gelo
Quando a água congela, as moléculas assumem uma estrutura que permite o número máximo de interações de ligação de hidrogênio entre as moléculas. Como essa estrutura tem grandes orifícios hexagonais, o gelo é mais aberto e menos denso do que a água líquida. Como a ligação de hidrogênio é mais forte no gelo do que na água líquida, as forças de atração intermoleculares são as mais fortes no gelo. É por isso que a pressão de vapor sobre o gelo é menor do que a pressão de vapor sobre a água líquida.
Saiba mais sobre umidade no vídeo a seguir: “Explicação sobre a medição da umidade relativa”
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