A liquefação ou condensação são sinônimos e referem-se a transformação da matéria do seu estado gasoso para o estado líquido. A única diferença entre os termos é que condensação corresponde à transformação de vapor para o estado líquido enquanto a liquefação para o estado líquido.
Além da liquefação ou condensação existem outros quatro processos de transformação física da matéria, são eles:
- Solidificação (líquido -> sólido);
- Vaporização (líquido -> gasoso);
- Sublimação (gasoso -> sólido);
- Fusão (sólido -> líquido).
Mas como diferenciar gás de vapor?
Gás é toda substância que se encontra no estado gasoso permanentemente e não possui forma nem volume próprio. Exemplos: oxigênio, gás carbônico e gás nitrogênio.
Já o vapor é o estado temporário que uma substância está, por exemplo, o vapor d’água.
Outro ponto importante para saber diferenciar gás de vapor é conhecer os seus pontos críticos e interpretar o diagrama de fases.
Quando uma substância está na fase gasosa e sua temperatura é superior à crítica,ela se mantém na fase gasosa independente da pressão exercida. No caso da água, a sua temperatura crítica é de 374º C, abaixo disso ela está em forma de vapor e acima disso em forma de gás.
Sendo Tc a temperatura crítica e T a temperatura atual da substância, a partir das informações podemos concluir que:
T < Tc = vapor – condensa-se por compressão isotérmica
T > Tc = gás – não se condensa por compressão isotérmica
Condensação
A condensação pode ser observada na tampa de uma panela que, quando aquecida, acumula água em sua superfície. Isso aconteceu porque ao atingir o ponto de ebulição a água evapa, mas ao tocar a tampa, que está a uma temperatura menor, volta para o estado liquido.
Para uma substância que esteja no estado de vapor entrar em condensação, ou seja, mudar para o estado líquido, basta aumentar a pressão ou diminuir a temperatura, separadamente.
Um processo natural em que acontecem constantes mudanças de estado é chamado de ciclo hidrológico. Á água passa por cinco processos cíclicos: evaporação, condensação, precipitação, infiltração e transpiração.
Liquefação
Para uma substância gasosa, que permanentemente possui fluidez, mudar para o estado líquido é necessário aumentar a pressão e diminuir a temperatura, simultaneamente.
Quando é exercida continuadamente pressão sobre um gás, as partículas dele ficam mais próximas e começam a se chocar, fazendo que que percam mais energia cinética. Essa perda causa a diminuição da agitação até que o gás encontre seu ponto de saturação no sistema e se condense.
Para cada gás se liquefazer há uma combinação entre temperatura e pressão, dadas pelo diagrama de fases. A pressão necessária para o gás se transformar em liquido é chamada Pressão de vapor (Pv).
O processo de liquefação fracionada
A liquefação fracionada consistem na separação de misturas homogêneas em que todos os componentes são gases. Esse processo é frequentemente utilizado para separar o ar atmosférico, composto por nitrogênio e oxigênio.
Na primeira etapa do procedimento, a mistura é colocada em equipamento especial e submetida a um resfriamento em torno de -200º C ou pode ser submetida a um pressão que transforme os componentes em líquidos.
Após todos os componentes se mostrarem como líquidos, a mistura é submetida ao processo de destilação fracionada, ou seja, separação por calor. O composto de gases é colocado em uma torre que possui várias partes e cada uma é submetida a uma temperatura diferente.
Como cada gás possui um ponto de ebulição diferente, eles retornarão ao estado gasoso em tempos diferentes. Em seguida a mistura é desfeita e pode-se obter cada gás de maneira individual.
Gás Liquefeito de Petróleo (GLP)
Você pode até não imaginar, mas o GLP é um claro exemplo de liquefação de gases e está presente em nosso cotidiano. Essas substância nada mais é que o popular gás de cozinha, utilizado para fins domésticos.
O GLP é formado por uma mistura de gases de hidrocarboneto como butano (C4H10), propano (C3H8), isobutano (C4H10), propeno (C3H6) e buteno (C4H8).
No botijão de gás, esses gases estão em estado líquido em virtude da pressão exercida. O recipiente que os armazena é resistente e suporta até 15 atmosferas.
Os gases em condições naturais não possuem odor. Contudo, por questões de segurança, nas refinarias o GLP é misturado a uma substância do grupo Mercaptan, que lhe condiciona um cheiro característico quando há vazamento de gás.