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27Física na Escola, v. 14, n. 2, 2016
Introdução
Adúvida expressa a seguir, respon-
dida no setor Pergunte ao Cen-
tro de Referência para o Ensino de
Física1 (CREF) do IF-UFRGS, é recorrente:
Sabemos que à pressão
atmosférica, a água vaporiza
na temperatura de 100 graus
centígrados. Então por que a
água da superfície de um lago
vaporiza se está à tempe-
ratura ambiente? Grato! [1]
Esta dúvida tem sido reiterada nos
últimos três anos, aparecendo em diversos
outros questiona-
mentos dirigidos ao
sítio do CREF. A recor-
rência também está
evidente no fato de
que somente esta pos-
tagem conta já com
mais de nove mil
acessos. No momento
em que este artigo
estava sendo redigido, mais uma vez ela
apareceu, desta vez expressa por um estu-
dante de física da UFPE:
A água muda do estado líqui-
do para o gasoso a 100 °C.
Essa mudança pode ser por
evaporação, ebulição ou cale-
fação, certo? (supondo pres-
são constante). Mas quando
a água de uma barragem, ou
da roupa em um varal, eva-
pora, eles não estão a 100 °C.
Como isso se explica?
O perguntante, após a leitura da anti-
ga postagem acima referida, agradeceu
dizendo: “Obrigado! Meus conceitos é que
estavam errados. Risos.”.
A razão de tal dúvida talvez se deva
ao fato de que a vaporização da água (e
de outras substâncias) é tratada de ma-
O tema da vaporização, especialmente a
evaporação, tem sido abordado de forma
negligente em muitos textos de física geral.
Curvas reais de aquecimento da água, obtidas
experimentalmente, são apresentadas e
confrontadas com aquelas encontradas na
literatura e em materiais da internet. Evidências
de sublimação do gelo também são apresen-
tadas.
Fernando Lang da Silveira
Instituto de Física, Universidade
Federal do Rio Grande do Sul, Porto
Alegre, RS, Brasil
E-mail: lang@if.ufrgs.br
neira inadequada em livros texto de física,
sejam de Ensino Médio, sejam de ensino
superior, quando reduzem a passagem do
estado líquido para o estado gasoso exclu-
sivamente ao particular processo de ebu-
lição.
É bem sabido que a vaporização, pas-
sagem da água do estado líquido para o
estado gasoso (vapor), pode se dar por
evaporação e por ebulição [2,3]. A eva-
poração acontece exclusivamente na in-
terface do líquido com o gás externo
(usualmente ar) e ocorre na temperatura
ambiente desde que o ar não esteja satu-
rado de vapor de água, isto é, que a umi-
dade relativa do ar seja inferior a 100%
[2,4]. A evaporação
pode se dar em qual-
quer temperatura e
por ser um efeito de
superfície, depende da
área de interface do lí-
quido com o ar, acon-
tecendo mais rapida-
mente conforme a
temperatura se eleva e
se houver correntes de ar sobre a super-
fície.
A ebulição se caracteriza pela forma-
ção de bolhas de vapor no interior do líqui-
do. A condição para tal é que a pressão de
vapor saturado seja no mínimo igual à
pressão total na região onde as bolhas
ocorrem.
Um bem conhecido texto utilizado em
disciplinas de física geral na universidade
[5] é completamente omisso em relação
ao processo de evaporação. Em outros co-
nhecidos livros-texto de Ensino Médio e
ensino superior, excelentes em muitos as-
pectos, encontramos as seguintes afir-
mações equivocadas:
Toda a mudança de fase ocor-
re a determinada temperatu-
ra, para determinada pressão,
independentemente do sentido
A evaporação pode se dar em
qualquer temperatura e por ser
um efeito de superfície,
depende da área de interface
do líquido com o ar. A ebulição
se caracteriza pela formação de
bolhas de vapor no interior do
líquido
A vaporização da água
28 Física na Escola, v. 14, n. 2, 2016
da transformação. Assim, à
pressão atmosférica normal, a
água se solidifica (ou o gelo se
funde) a 0 ºC e se vaporiza (ou
se liquefaz) a 100 ºC. [6] (grifo
nosso)
A temperatura em que um lí-
quido evapora e se transfor-
ma em gás é o ponto de ebuli-
ção. [7]
Desta forma os dois textos afirmam
peremptoriamente que a mudança do
estado líquido para o gasoso ocorre
somente por ebulição. Parecem desconhe-
cer a possibilidade de vaporização em
temperaturas inferiores a do ponto de ebu-
lição, isto é, por evaporação. Em ambos
os textos são apresentadas as curvas de
aquecimento da água a 1 atm, semelhan-
tes ao gráfico da Fig. 1, isto é, o gráfico
da temperatura da água em função da
energia a ela fornecida, indicando explici-
tamente que a vaporização acontece ape-
nas no trecho DE. Em outro livro-texto
de Ensino Médio [8], apesar de discutir a
evaporação, também apresenta uma cur-
va de aquecimento para a água com a
indicação de que o vapor acontece apenas
no trecho DF.
Uma pesquisa na Internet leva a mui-
tas referências, inclusive em vídeo-aulas,
onde se encontram a afirmação explícita
de que, abaixo do ponto de ebulição, exis-
tem apenas o estado líquido e o estado sóli-
do [9-12].
O verbete da Wikipédia sobre calor la-
tente em português apresenta uma curva
para a água semelhante à da Fig. 1 [13],
indicando a existência de vapor somente
a partir de 100 °C. Entretanto, no eixo das
abcissas, ao invés de expressar a energia
trocada com a substância, encontra-se
como variável independente o tempo. Não
há qualquer referência no texto sobre ser
ou não constante a taxa de transferência
de energia.
Portanto, fica bem caracterizado que
o tema da vaporização tem sido tratado
em muitos textos de física de forma no
mínimo negligente.
O objetivo deste artigo é o de apre-
sentar evidências experimentais sobre o
negligenciado tema da evaporação da água
em curvas de aquecimento. Também serão
apresentadas evidências de vaporização de
água no estado sólido, isto é, de sublima-
ção do gelo.
Experimentos de aquecimento da
água
Uma lata de refrigerante com a parte
superior aberta, colocada em um recipien-
te de isopor apropriado para a lata, foi
usada como calorímetro. Na lata adicio-
nou-se 290 g de água na temperatura am-
biente (aproximadamente 16 °C). Com
auxílio de um aquecedor elétrico, alimen-
tado por um transformador variável
(variac), de um amperímetro e de um
voltímetro conectados ao aquecedor, de
um termômetro digital, de um cronôme-
tro e de uma balança, foram realizadas as
medidas necessárias à construção de cur-
vas de aquecimento da água.
Alimentando o aquecedor com o
variac e determinando com auxilio do vol-
tímetro e do amperímetro as medidas de
tensão e corrente, respectivamente, pode-
se estimar a potência elétrica dissipada pe-
lo aquecedor em contato com a água. Cin-
co diferentes potências foram utilizadas.
Para cada potência de aquecimento
mediu-se, em intervalos de tempo de um
ou dois minutos, a temperatura da água
no calorímetro. Antes de se iniciar e ao
final do aquecimento, a massa total do
calorímetro sem o aquecedor foi medida
com o objetivo de verificar a perda de mas-
sa do líquido por evaporação.
A partir da potência elétrica e do inter-
valo de tempo em que esta potência se
desenvolveu, pode-se obter facilmente a
energia elétrica dissipada no aquecedor e
transferida ao conteúdo do calorímetro.
A esta energia está associada a tempera-
tura registrada pelo termômetro no inte-
rior do calorímetro, registrada no eixo das
ordenadas do gráfico apresentado na
Fig. 2, em função da respectiva energia
transferida ao calorímetro, para cinco
diferentes potências. A linha contínua
representa a temperatura do conteúdo do
calorímetro calculada sob a suposição de
que toda a energia transferida aqueça o
conteúdo do calorímetro, sem perdas de
energia para o entorno e sem evaporação.
As massas evaporadas desde o início do
aquecimento até o final também estão
indicadas na figura.
Observa-se na Fig. 2 que, conforme
diminui a potência do aquecedor, além de
aumentar a massa evaporada, maiores são
as diferenças entre os valores preditos pe-
Figura 1: Curva de aquecimento da água.
Figura 2: Curvas de aquecimento do conteúdo do calorímetro em função da energia
elétrica dissipada no aquecedor, para cinco diferentes potências.
A vaporização da água
29Física na Escola, v. 14, n. 2, 2016
la linha contínua e os valores experimen-
tais. O intervalo de tempo total em que o
aquecedor esteve ligado é diferente para
as diferentes potências, sendo em ordem
decrescente da potência respectivamente
8 min, 16 min, 18 min, 44 min e 80 min.
Nota-se também que, para as duas
potências mais baixas, a temperatura se
estabilizou em valores inferiores à do
ponto de ebulição da água (96 °C e 85 °C),
por causa das perdas de energia para o
entorno, principalmente por evaporação.
Se toda a energia introduzida no calo-
rímetro houvesse sido utilizada para ele-
var a temperatura da água até o seu ponto
de ebulição, conforme está indicado pela
linha contínua na Fig. 2, seriam necessá-
rios aproximadamente 102,6 kJ. De fato
foram necessários para atingir 100 °C com
as três maiores potências no aquecedor,
117,7 kJ, 121,3 kJ e
141,3 kJ respectiva-
mente. A diferença
entre a energia efeti-
vamente necessária
para levar o conteúdo
do calorímetro à
temperatura de ebu-
lição da água e a
energia de 102,6 kJ é em sua maior parte
atribuída às perdas por evaporação
conforme discute-se a seguir.
O calor de vaporização da água entre
16 °C e 100 °C é variável, situando-se res-
pectivamente entre 2,45 kJ/g e 2,26 kJ/g
[14]. Calculando a energia demandada para
evaporar as massas de água nos três pro-
cessos mais potentes, e usando-se como
calor de vaporização o valor de 2,3 kJ/g,
encontra-se respectivamente para as mas-
sas de 6,5 g, 10 g e 16 g, respectivamente,
as energias 15 kJ, 23 kJ e 37 kJ. Ou seja,
nos três casos esta quantidade de energia
para evaporar explica a necessidade de um
maior aporte energético do que o previsto
pelo modelo usual, que desconsidera a
evaporação, supondo erroneamente que
a vaporização da água ocorra apenas por
ebulição. É importante notar que, assim
que a temperatura atingiu 100 °C, o aque-
cedor foi desligado e consequentemente a
vaporização da água nos três casos
aconteceu principalmente em tempera-
turas inferiores à do ponto de ebulição.
Nos dois processos de aquecimento
que levaram a temperatura a se estabilizar
em valores inferiores à do ponto de ebuli-
ção, as demandas energéticas apenas para
evaporar a água foram maiores ainda
(66,7 kJ e 71,3 kJ), perfazendo em am-
bos os casos 38% da energia total liberada
pelo aquecedor.
Desta forma, fica evidente que a va-
porização da água não somente acontece
em temperaturas inferiores à do ponto de
ebulição (se assim não fosse, as roupas
molhadas jamais secariam quando
penduradas em um varal) como também
as demandas energéticas devido à evapo-
ração podem ser importantes, acarretando
inclusive que a temperatura de ebulição
não seja atingida apesar do aporte ener-
gético do aquecedor.
Evidências de vaporização do
gelo
Gelo vaporiza! Isto é, gelo sublima!
Uma evidência de que a água sólida subli-
ma é encontrada em bandejas de gelo, em
freezers que operam em temperaturas
inferiores ao do ponto de solidificação da
água. A Fig. 3 representa a massa de água
em uma bandeja de gelo em um freezer na
temperatura de aproximadamente -18 °C,
ao longo de pouco
mais de 5 meses de
observação. Inicial-
mente foi colocada na
bandeja cerca de 390 g
de água. Em poucas
horas ocorreu o con-
gelamento e depois, de
tempos em tempos, a
bandeja era rapidamente retirada do freezer
para a medida de sua massa. Desta forma
pode-se acompanhar a lenta perda de
massa na bandeja, constatando-se que em
158 dias não mais restava gelo no reci-
piente. Outro experimento sobre a vapo-
rização do gelo se encontra na postagem
É verdade que gelo vaporiza? [15].
Outra evidência da sublimação do ge-
lo é encontrada em embalagens herme-
ticamente fechadas em um freezer. Em um
pote com tampa hermética foi colocada
no freezer uma certa porção de carne moí-
da e cozida. Algumas horas depois, o pote
foi retirado do freezer, removida a tampa
e realizada a foto 1 da Fig. 4. Toda a massa
de alimento no pote já estava sólida na
temperatura de cerca de -18 °C, conforme
se pode perceber na fotografia. O pote foi
fechado hermeticamente e por precaução
ainda colocado em um saco plástico lacra-
do.
Cerca de dois meses se passaram para
a realização da foto 2 da Fig. 4. Conforme
se observa, apareceu junto à parte interna
da tampa do pote uma camada de gelo.
Dado que o pote se encontrava hermetica-
mente fechado, este gelo se originou por
sublimação da água do alimento, após o
congelamento, e posterior cristalização na
tampa.
Conclusão
A vaporização da água é, por razões
óbvias, um assunto com inúmeras apli-
A vaporização da água
Figura 3: Massa de gelo em uma bandeja em um freezer ao longo de 158 dias.
Gelo sublima. Uma evidência
de que a água sólida sublima é
encontrada em bandejas de
gelo, em
freezers
que operam
em temperaturas inferiores ao
do ponto de solidificação da
água
30 Física na Escola, v. 14, n. 2, 2016
Referências
[1] Termodinâmica: vaporização da água, disponível em http://www.if.ufrgs.br/cref/?area=questions&id=107 (acessado em 18/07/2016).
[2] A.P. Maiztegui e J.A. Sabato, Introducción a la Física (Ed. Kapeluz, Buenos Aires, 1974). Disponível em http://pt.slideshare.net/Zulema_964/
maiztegui-sabatointroduccin-a-la-fsica-i, acessado em 18/7/2016.
[3] Diferencie ebulição de evaporação!, disponível em http://www.if.ufrgs.br/cref/?area=questions&id=261, acessado em 18/7/2016.
[4] Umidade relativa: o que é e como se determina, disponível em http://www.if.ufrgs.br/cref/?area=questions&id=711, acessado em 18/7/
2016.
[5] D. Halliday, R. Resnick e J. Walker, Fundamentos de Física (LTC, Rio de Janeiro, 2009).
[6] A. Gaspar, Compreendendo a Física - Vol. 2 (Attica, São Paulo, 2011), p. 352.
[7] W. Bauer, G.D. Westfall e H. Dias, Física para Universitários: Relatividade, Oscilações, Onda e Calor (AMGH, Porto Alegre, 2013), p. 182.
[8] M. Pietrocola, A. Pogbin, R. Andrade e T.R. Romero, Física em Contextos - Vol. 2. (FTD, São Paulo, 2011), p. 240.
[9] http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/upload/conteudo_legenda/0d2a577d0f90b8b05dc0738a70d930ad.jpg, acessado em 18/7/2016.
[10] http://emuc2014.blogspot.com.br/2014/02/graficos-mudanca-de-estado-fisico.html, acessado em 18/7/2016.
[11] https://www.youtube.com/watch?v=Yk8ZMi5_ZPk, acessado em 18/7/2016).
[12] https://www.youtube.com/watch?v=FFdCotqzA-Y, acessado em 18/7/2016.
[13] https://pt.wikipedia.org/wiki/Calor_latente#/media/File:MFJ2.JPG, acessado em 18/7/2016.
[14] N.I. Kochkin e M.G. Chirkévitch, Prontuário de Física Elementar (MIR, Moscou, 1982).
[15] É verdade que gelo vaporiza?, disponível em http://www.if.ufrgs.br/cref/?area=questions&id=1624, acessado em 18/7/2016.
[16] Sobre a água no ar, disponível em http://www.if.ufrgs.br/cref/?area=questions&id=1597, acessado em 18/7/2016.
A vaporização da água
Figura 4: Aparência do interior de um pote com alimento congelado, algumas horas
após o congelamento e dois meses depois.
cações práticas. O desleixo com o qual o
tema tem sido abordado em muitos textos
de física geral, inclusive em livros que sob
outros aspectos são muito bons, talvez ex-
plique as dificuldades que reiteradamente
são apresentadas no CREF em relação à
vaporização. As dúvidas sobre o tema
manifestadas por professores são muitas;
à guisa de exemplo indica-se especialmente
a postagem com o título de Sobre água no
ar2 [16].
Qualquer texto que aborde a vapori-
zação não deve cometer o equívoco de
reduzir tal processo à ebulição, como cos-
tuma acontecer. Mesmo que a evaporação
não seja tratada em detalhes, é obrigatória
uma referência a este processo e no míni-
mo a sua caracterização macroscópica
deve ser feita, bem como uma menção ex-
plícita de que ela está sendo desprezada
na representação usual de curvas de aque-
cimento da água. A explicação microscó-
pica, evitada também neste artigo, envolve
conhecimentos de termodinâmica usual-
mente não desenvolvidos em textos de
física geral.
Agradecimento
Agradeço à professora Maria Cristina
Varriale (IM-UFRGS) pela leitura crítica e
sugestões.
Nota
1http://www.if.ufrgs.br/cref/
?area=normas.
