Medida da pressão de vapor com isoteniscópios
Os métodos mais comuns para determinar a pressão de vapor de um líquido são: (a) o método directo e (b) o método do isoteniscópio.
No método directo, o líquido é primeiro purificado: écolocado num recipiente que está ligado a uma linha de vácuo e a um medidor de pressão. O líquido no recipiente é repetidamente solidificado e depois descongelado sob vácuo até que todos os gases contaminantes (geralmente ar) sejam removidos. O vaso de medida é então colocado num banho de temperatura constante (banho termoestatizado) e a pressão é medida directamente quando o equilíbrio for estabelecido. A temperatura pode ser alterada e a pressão novamente medida de modo que a pressão de vapor possa ser determinada numa larga gama de temperatura.
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O isoteniscópio foi concebido para interceptar uma pequena quantidade do líquido e do seu vapor em numa parte do vaso que está totalmente imerso no banho, separado do dispositivo de medição por um manómetro interno tipo open-end, que também se encontra imerso no banho. O líquido, neste manómetro interno era geralmente o líquido a estudar mas em alguns casos utiliza-se mercúrio. A fase de vapor existente da parte de fora do manómetro não necessita ser pura (de modo que pode ser utilizada uma bomba de vácuo barata), nem precisa estar à mesma temperatura da amostra. A pressão neste espaço exterior era medida através de métodos convencionais tais como manómetros de mercúrio. Quando o manómetro interno mostra que a pressão externa é igual à pressão interna (pressão de vapor do líquido), a pressão externa era medida no manómetro de mercúrio. Hoje em dia utilizam-se manómetros digitais de grande precisão na região de operação do isoteniscópio. |
Operação
O líquido é colocado no bolbo do lado direito do isoteniscópio. Este aparelho está ligado à linha de vácuo e á linha de medição da pressão, e coloca-se num banho de temperatura controlada. Para líquidos que fervem a temperaturas inferiores à temperatura máxima suportada pelo banho, a linha de vácuo é deixada aberta para a atmosfera à medida que o banho é aquecido até ao ponto de ebulição do líquido a estudar. Deixa-se o líquido ferver durante algum tempo para expulsar todo o ar ou outros gases contaminantes. O vapor condensa e o condensado obtido é colectado no tubo em U, que constitui o manómetro interno do tipo open-end já referido. Depois de um certo tempo, julgado adequado, o sistema é fechado, o banho é arrefecido lentamente, e inicia-se então o processo de recolha de dados (dos pares de valores temperatura e pressão de vapor, (T, p)).
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Inicialmente, a pressão de vapor do líquido é ligeiramente superior à pressão externa. Como o líquido arrefece, a sua pressão de vapor vai baixando, e a partir de certo instante o nível de líquido nos ramos do braços do manómetro interno será o mesmo. Neste ponto, os valores da temperatura do banho e da pressão externa são observados e registados. Seguidamente a pressão externa deve ser reduzida antes do vapor comece a borbulhar no ramo direito com arrastamento do líquido neste ramo e para dentro da câmara (ou bolbo) que contém a amostra do líquido. O andamento experimental ficará comprometido se isso acontecer. Para evitar este inconveniente abre-se momentaneamente a válvula ligada ao vácuo para que a pressão externa se torne menor que a pressão interna. Deve procurar-se a situação esquematizada na animação a seguir e evitar que as bolhas de vapor apareçam no ramo direito do isoteniscópio. |
Este processo é repetido durante o processo de arrefecimento do líquido registando valores de temperatura / pressão desde o ponto de ebulição até à temperatura ambiente ou até mais baixas.