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Os átomos na molécula de água se separam acima da temperatura crítica?

Professor Lang, no diagrama de fases da água, temos aquela região que já não mais representa o vapor de água e sim a substância como um gás. Quero saber se quando ela vira gás (acima da temperatura crítica) ela continua como sendo H20, ou se os átomos se separam? Obrigada

Respondido por: Prof. Fernando Lang da Silveira - www.if.ufrgs.br/~lang/

Muitas substâncias gasosas no nosso cotidiano se encontram acima da temperatura crítica e portanto são GASES de fato e não VAPORES. É o caso do oxigênio, do nitrogênio, do hidrogênio, do hélio, do metano. … . Todas estas substâncias tem temperatura crítica bem abaixo da temperatura ambiente mesmo em regiões muito frias. Assim sendo estas substâncias NÃO podem se liquefeitas por simples aumento da pressão, por mais que se aumente a pressão. Vide por exemplo  Armazenando metano em botijões de gás de cozinha

Outras substâncias gasosas são no nosso cotidiano VAPORES pois suas temperaturas críticas se encontram acima da temperatura ambiente mesmo em regiões muito quentes. É o caso da água, do propano, do butano, … Tais substâncias podem ser liquefeitas na temperatura ambiente desde que a pressão seja suficientemente alta (igual ou maior do que a pressão de vapor saturado da substância na temperatura em que se encontra). Vide A pressão é diferente em um botijão de gás de 13 kg e 45 kg?

Pontos críticos (pressão e temepratura crítica) de diveras substâncias são encontras em https://en.wikipedia.org/wiki/Critical_point_(thermodynamics).

A temperatura crítica da água é 374 graus célsius. Acima dessa temperatura a água não pode mais ser liquefeita por mais que se aumente a pressão. E se é água então os átomos das moléculas estão ligados pois se não estivessem ligados a substância passaria a ser uma mistura de hidrogênio com oxigênio, não tendo mais sentido se falar em água. Ou seja, abaixo da linha contínua no gráfico (curva da pressão de vapor saturado da água dada pela Lei de Clausius_Clapeyron) que segue encontramos a água como VAPOR e a direita, além da linha pontilhada que corresponde à temperatura crítica, a água é GÁS. Vide também Como calcular a pressão na panela de pressão conhecida a temperatura?

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No Polo Petroquímico próximo a Porto Alegre existe uma usina de geração de energia elétrica que opera com água como substância de trabalho nas turbinas de geração. A primeira turbina pela qual a substância de trabalho passa recebe GÁS de água que na sua saída já é VAPOR.

Finalmente, se a temperatura do gás de água estiver muito elevada (milhares de graus) poderão ocorrer efeitos como ionização das moléculas e até a quebra das ligações entre os átomos. Entretanto tais efeitos não estão contemplados nos diagramas de fase que usualmente aparecem em textos de Termodinâmica elementar.

Vide também Um_tema_negligenciado_em_textos_de_Física_Geral:_a_vaporização_da_água

“Docendo discimus.” (Sêneca)

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