O que é a evaporação?
É um processo físico que consiste numa passagem gradual e usualmente lenta do estado líquido para o estado gasoso, após as moléculas da matéria em apreço terem adquirido energia suficiente para vencer a tensão superficial. A evaporação é uma resposta a um aumento de temperatura, que pode ter origem natural ou artificial.
Por efeito do calor, as moléculas do líquido agitam-se mais, até adquirirem energia cinética suficiente para superarem as forças intermoleculares presentes à superfície do líquido e assim se transformarem em vapor.
A evaporação apenas ocorre na superfície, entre o líquido e o gás. O processo inverso da evaporação tem o nome de condensação (passagem do estado gasoso ao estado líquido).
Quando existe espaço livre sobre um líquido, as suas moléculas mais à superfície encontram-se no estado gasoso. Em equilíbrio, esta quantidade de gás é definida como pressão de vapor, que, embora não dependa do volume, depende da temperatura e da natureza do líquido. Se a pressão de vapor for superior à quantidade de gás presente, algumas das moléculas presentes no estado líquido passarão ao gasoso, e é nisto que consiste a evaporação.
O processo de evaporação depende da velocidade do movimento térmico das moléculas: quanto mais rápido estas se moverem, mas rápida será a evaporação.
Estão constantemente a ocorrer fenómenos espontâneos de evaporação no mundo à nossa volta.
A diferença entre evaporação e ebulição
A evaporação e a ebulição são formas diferentes de vaporização — passagem de uma substância do estado líquido para o gasoso.
A evaporação pode ocorrer a qualquer temperatura, desde que, como já dissemos, a energia adquirida pela substância seja suficiente para vencer a sua tensão superficial, processo cuja velocidade aumenta com a temperatura. Já a ebulição ocorre quando todo o líquido atingiu uma temperatura tal que começa a ferver, isto é, o ponto de ebulição.
Quando a pressão de vapor de um líquido coincide com a pressão atmosférica em seu redor, este atinge o ponto de ebulição. Neste momento, o líquido começa a ferver e as suas moléculas passam ao estado gasoso. Cada líquido tem a sua própria temperatura ou ponto de ebulição, que, no caso da água, é de 100 °C. Não obstante, quando a pressão desce, o mesmo acontece ao ponto de ebulição.
Assim, a evaporação é um processo de vaporização que ocorre em presença de aumentos de temperatura abaixo do ponto de ebulição. Quando a vaporização ocorre a temperaturas superiores ao ponto de ebulição, é desta última que falamos.
Adicionalmente, ao passo que, na evaporação, a mudança de estado ocorre de forma lenta e à superfície, a ebulição é um processo mais rápido e violento, que implica toda a massa do líquido.
A evaporação da água
A evaporação da água é um processo físico através do qual a água passa do estado líquido ao estado gasoso, ou seja, a vapor de água, sendo transferida para a atmosfera.
Este processo ocorre à superfície da água, a partir de uma determinada temperatura e até o ambiente em questão se encontrar saturado de vapor, momento no qual este começa a condensar (a voltar ao estado líquido).
Também a transpiração das plantas e a sudoração dos animais são formas de evaporação. Os seres vivos, sobretudo as plantas, contribuem com 10% do total da água que é enviada para a atmosfera.
A medida em que a evaporação ocorre é determinada pela energia disponível à superfície, bem como pelo grau de facilidade com que o vapor de água se consegue difundir pela atmosfera.
A quantidade de água evaporada ou transpirada constitui uma perda direta para as reservas de águas à superfície (reservatórios) e subterrâneas (aquíferos), que é necessário estimá-la em todos os estudos hidrológicos, isto é, relativos às águas e à sua distribuição, e nas análises de equilíbrio e operação de armazenamentos.
O que é a evapotranspiração?
A evapotranspiração consiste nos processos de evaporação e transpiração, considerados em conjunto, ou seja, é a libertação de moléculas de vapor de água para a atmosfera, por parte das plantas (transpiração) e de solos e corpos de água (evaporação). É igualmente definida como a perda de humidade de uma superfície por ambos os processos, sendo expressa em mm.
Ocorre evaporação a partir da superfície dos solos e da vegetação, em maior ou menor medida, dependendo das condições meteorológicas, desde que ocorra precipitação. Também acontece na superfície dos corpos de água, como rios, lagos e reservatórios. Por último, verifica-se ainda a partir dos solos com água infiltrada, que tendem a evaporar da zona mais profunda para a mais superficial.
simultaneamente, também há que considerar o processo de transpiração, um fenómeno biológico característico das plantas, sendo o processo através do qual perdem água, que enviam para a atmosfera. As utilizam as suas raízes para captar água do solo. Parte desta água é utilizada para a manutenção da sua vida e crescimento, sendo o excedente transpirado para a atmosfera.
Ambos estes fenómenos são difíceis de medir isoladamente, motivo pelo qual se realizam medições conjuntas da evapotranspiração. Estas são necessárias para o cálculo dos balanços hídricos, isto é, das formas segundo as quais se terá um balanço hídrico positivo caso haja acumulação de água (quantidade fornecida superior à eliminada) ou negativo, em caso de perda de água.
O volume de água disponível será o resultado da subtração da água perdida por evapotranspiração do total de água precipitada.
A quantidade máxima de água que poderá ser evaporada e transpirada a partir de uma determinada superfície (em condições ótimas) é conhecida como evapotranspiração potencial (ETP). Por outro lado, a quantidade real de água evapotranspirada, segundo as condições verificadas em cada caso, é a chamada evapotranspiração real (ETR), sempre igual ou inferior à evapotranspiração potencial.
O conceito de evapotranspiração é muito importante no campo da agricultura. Aqui, o objetivo é que a diferença entre a ETP e a ETR seja nula, dado que este valor seria sinónimo de as plantas terem ao seu dispor água suficiente para transpirar, se necessário, permitindo simultaneamente aos agricultores economizar, ao evitarem regas desnecessárias.
De que fatores depende a evaporação da água?
O processo de evaporação depende de diferentes fatores meteorológicos, como a diferença entre a pressão de vapor de uma massa de água e a da atmosfera, as temperaturas da água e do ar, a velocidade do vento, a pressão atmosférica e a qualidade da água.
- Saturação da atmosfera
A diferença de pressão de vapor entre a água líquida e o ambiente contribui para a evaporação da água.
A evaporação é proporcional ao chamado défice de pressão de vapor (hidrométrico), que é a diferença entre a pressão de vapor à temperatura da água à superfície e a pressão de vapor do ar que envolve a superfície livre.
Assim, quanto mais seco for o ambiente (menor saturação do ar), maior será o grau de evaporação.
- Radiação solar
É a fonte de energia da evaporação. Isto ocorre quase ininterruptamente durante o dia, e frequentemente também durante a noite, desde que seja fornecida a energia necessária para as moléculas de água passarem do estado líquido ao gasoso.
Esta energia recebe o nome de calor latente de vaporização e é fornecida, por radiação e condução, através da camada de ar mais próxima, podendo também ter origem em energia previamente armazenada sob a superfície de evaporação (no fundo do oceano, por exemplo).
- Temperatura
Regra geral, quanto maior a temperatura, maior a evaporação.
O aumento de temperatura do ar facilita a evaporação, uma vez que, em primeiro lugar, dá origem a uma convecção térmica ascendente (o ar quente é menos denso e sobe) que facilita a aeração da superfície do líquido, além de aumentar a pressão de vapor de saturação.
Como a pressão de vapor aumenta com a temperatura, o ar torna-se capaz de absorver mais vapor de água com o subir desta última; adicionalmente, quando a temperatura é elevada, a energia calorífica encontra-se mais facilmente disponível. Assim, a temperatura ambiente reveste-se de um efeito duplamente positivo sobre a evaporação.
- Pressão atmosférica
A relação entre a pressão atmosférica e a evaporação é inversa, ou seja, quando a primeira diminui, a segunda aumenta, considerando que os demais fatores se mantêm constantes.
Este parâmetro não é de grande relevância, porque nas montanhas, onde a pressão baixa, o mesmo acontece à temperatura, resultando em menor evaporação.
- Vento
O vento tem a capacidade de renovar o ar saturado nas imediações da superfície de evaporação. É nas situações de baixa humidade relativa, combinada com vento, que a evaporação é maior.
Quando a camada de ar acima da superfície em evaporação permanece imóvel, a evaporação diminui progressivamente à medida que o ar se aproxima do seu ponto de saturação. Assim, a ocorrência de vento é necessária para remover e misturar as camadas de ar inferiores, mais húmidas, com as superiores, mais secas.
Determinação da evaporação
É possível medir a evaporação natural sob a forma de perda de água pela superfície ou como ganho de vapor de água pela atmosfera. Esta medição é realizada em milímetros (mm).
A evaporação pode ser medida diretamente, tanto recorrendo a pequenas superfícies de água, naturais ou artificiais, chamadas tanques de evaporação, como de instrumentos como os evaporímetros ou lisímetros.
Um tanque de evaporação é um instrumento meteorológico constituído por um reservatório com 25,4 cm de profundidade e 120,7 cm de diâmetro, cujo fundo é colocado a uma altura de 3 a 5 cm acima do nível do solo, sobre uma estrutura de madeira que atua como plataforma. O grau de evaporação é medido por observação da descida do nível da água com que se encheu.
Por outro lado, a evapotranspiração pode ser estimada com a ajuda de lisímetros. Um lisímetro é um instrumento introduzido no solo e preenchido com os mesmos materiais e vegetação que se encontram no solo local. A evapotranspiração é então determinada com base no balanço hídrico dos dispositivos.
A diferença entre as medidas da evapotranspiração e da evaporação dá-nos o valor da transpiração.
O que é o arrefecimento evaporativo?
É o nome dado à redução da temperatura ambiente experimentada na sequência da evaporação de um líquido, como a água.
Este arrefecimento ocorre porque a água utiliza calor para passar do estado líquido para o gasoso, calor esse que é retirado da água que permanece no estado líquido. Ocorre então um aumento da humidade relativa do ar, que por sua vez perde parte do calor, o que leva a uma descida da temperatura.
Este fenómeno físico é utilizado em alguns sistemas de refrigeração atuais, que representam uma evolução na refrigeração e climatização, ao oferecerem uma série de importantes vantagens: economia de energia, respeito pelo meio ambiente e eficácia em todos os tipos de espaços (abertos e fechados), entre outras.
A evaporação no ciclo hidrológico
A evaporação é uma das fases do ciclo hidrológico ou ciclo da água, juntamente com a condensação, o transporte, a precipitação, o escoamento (circulação da água pela superfície da terra), a infiltração e a transpiração.
Este ciclo descreve a totalidade das trocas hidrológicas que ocorrem entre a atmosfera, o solo e os oceanos, envolvendo os três estados físicos da água: sólido, líquido e vapor.
O ciclo hidrológico tem início na evaporação de grandes quantidades de água da superfície (principalmente dos oceanos), por ação da energia solar. Os ventos transportam o ar húmido até estarem preenchidas as condições necessárias para a condensação do vapor de água, formando nuvens, cuja precipitação retorna à superfície, no estado líquido ou sólido. A maioria da água precipitada sobre os continentes retorna aos oceanos, onde o ciclo volta ao início.
Estima-se que cerca de 80% do total da água recebida por uma determinada zona, em virtude da precipitação, seja devolvida à atmosfera pelo processo de evapotranspiração, com os 20% restantes a serem escoados, tanto à superfície como em profundidade. Evidentemente, estas percentagens variam em função da área geográfica considerada. Existe mais evaporação do que precipitação nas zonas de clima seco e desértico, ocorrendo o contrário nas regiões mais chuvosas.
Exemplos de evaporação
A evaporação é comum no nosso dia-a-dia, estando presente, por exemplo:
- Na secagem da roupa molhada, estendida ao sol.
- No desaparecimento progressivo do suor que cobre os nossos corpos após a realização de esforços físicos.
- Na secagem gradual do chão de uma casa, após ter sido lavado.
- Na obtenção de sal marinho nas salinas, por evaporação de água salgada.
- Na redução de volume, seguido do desaparecimento das poças de água, depois de ter deixado de chover.