| • Água no estado sólido
• Água no estado líquido
• Água no estado gasoso (vapor-d’água)
A partir desse grande conjunto de informações, foi possível elaborar o chamado diagrama de fases para a água, que aparece na figura abaixo. Nele, a temperatura aparece nas abscissas, e a pressão, nas ordenadas.
Uma amostra qualquer de água tem um valor de pressão e um de temperatura. Esse par de valores pressão-temperatura determina um ponto no diagrama de fases da água. Se esse ponto estiver na área rósea, a água estará no estado sólido. Se o ponto estiver na área azul, a água estará líquida; se estiver na área amarela, ela estará no estado gasoso.
As áreas rósea e azul são separadas por uma linha. Qualquer ponto sobre essa linha indica um par pressão-temperatura em que a água pode existir no estado sólido e/ou líquido. Em outras palavras, essa linha indica os valores pressão-temperatura em que uma amostra de água pode sofrer transição de sólido para líquido (fusão) e de líquido para sólido (solidificação).
Um ponto na linha de separação entre as regiões azul e amarela corresponde a um par pressão-temperatura no qual uma amostra de água pode estar no estado líquido e/ou gasoso. Pontos sobre essa linha correspondem, portanto, à transição de água líquida para vapor-d’água (vaporização) e à transição de vapor-d’água para água líquida (condensação).
Analogamente, um ponto sobre a linha que separa as regiões rósea e amarela corresponde a um par de valores pressão-temperatura em que a água pode ser sólida e/ou vapor, ou seja, corresponde à transição entre esses dois estados físicos (sublimação).
Interpretação do diagrama de fases da água
Considere o diagrama de fases da água ilustrado abaixo. Uma amostra de gelo, a 1 atm e a —18 °C, temperatura típica de um freezer, é representada pelo ponto ⓐ. Se essa amostra for deixada em um ambiente a 1 atm e 25°C, irá sofrer gradual aquecimento, tendo sua situação modificada ao longo da linha horizontal tracejada. Ao chegar ao ponto ⓑ, ocorrerá a fusão do gelo.
Durante a fusão, a temperatura do gelo permanecerá constante em 0 °C.
Completada a fusão da amostra, o aquecimento continuará, até ser atingido o ponto ⓒ, que corresponde à água, a 1 atm e 25 °C. Nesse ponto, a amostra estará na mesma temperatura do ambiente e, portanto, em equilíbrio térmico com ele. Se, a seguir, essa amostra de água líquida for gradualmente aquecida, ela continuará tendo a sua situação modificada ao longo da linha horizontal tracejada e entrará em ebulição quando for atingido o ponto ⓓ, a 1 atm e 100 °C.
Durante o tempo que durar a ebulição, a temperatura permanecerá constante em 100 °C. Terminada a ebulição, se o vapor for mantido em um sistema fechado, a 1 atm depressão, e o aquecimento continuar, será atingido, por exemplo, o ponto ⓔ, que representa vapor-d'água, a 1 atm e 120 °C.
Se procedêssemos de forma inversa, resfriando o vapor-d’água do ponto ⓔ até o ponto ⓐ, ocorreria a condensação do vapor em ⓓ. E o líquido proveniente dessa condensação iria se solidificar no ponto ⓑ. O diagrama de fases da água corresponde a um modo simples de expressar como a pressão e a temperatura influenciam as mudanças de fase dessa substância. Já estamos em condição, por exemplo, de usar esse diagrama para ter uma visão de conjunto dos resultados experimentais ① a ⑧, apresentados no item 1.
As setas mostradas no diagrama de fases ilustrado abaixo representam os resultados experimentais ① a ④. Em cada um dos casos, a amostra de água está submetida a um valor diferente de pressão, que se mantém constante durante o aquecimento. Nesses processos, a ebulição ocorre quando se cruza horizontalmente a linha que separa as regiões de liquido e vapor. E esse cruzamento, como se pode perceber, ocorre em diferentes valores de temperatura.
Na prática, uma situação como ① ocorre dentro de uma panela de pressão, que é projetada para reter parte do vapor-d’água, produzindo um aumento da pressão interna e, consequentemente, um aumento da temperatura de ebulição da água. (Veremos, no capítulo 7, que esse aumento da temperatura da água fervente acelera o cozimento dos alimentos e torna, portanto, a panela de pressão mais rápida e econômica.) Situações como ③ e ④ ocorrem em locais cuja altitude seja superior ao nível do mar, pois neles a pressão atmosférica é menor que ao nível do mar. Como regra geral, à medida que nos dirigimos para localidades de maior altitude, constatamos que a temperatura de ebulição da água diminui graças à redução da pressão ambiente.
 Nas cidades situadas acima do nível do mar (como é o caso de Poços de Caldas, MG, 2001, retratada nessa foto, que está 1.196 m acima do nível do mar) a temperatura de ebulição da água, em panela aberta, é inferior a 100 °C como consequência de a pressão atmosférica ser menor que ao nível do mar.
 Nas panelas de pressão, a água ferve acima de 100 °C graças à retenção de parte do vapor produzido, que gera aumento da pressão interna.
Os resultados ⑤ a ⑧ são representados pelas setas no diagrama de fases ilustrado abaixo. Esses processos referem-se à ebulição da água provocada por redução de pressão, a temperatura constante. Perceba que, em cada um desses quatro casos, o cruzamento da linha que separa água líquida do vapor-d’água ocorre em uma diferente pressão, o que é decorrente do fato de, em cada caso, a amostra de água ser mantida a uma diferente temperatura.
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