Presión de vapor del H2o
La presión de vapor o presión de vapor de equilibrio se define como la presión ejercida por un vapor en equilibrio termodinámico con sus fases condensadas (sólido o líquido) a una temperatura determinada en un sistema cerrado. La presión de vapor de equilibrio es una indicación de la tasa de evaporación de un líquido. Se refiere a la tendencia de las partículas a escapar del líquido (o de un sólido). Una sustancia con una presión de vapor elevada a temperaturas normales suele denominarse volátil.
La presión de vapor se mide en las unidades estándar de presión. El Sistema Internacional de Unidades (SI) reconoce la presión como una unidad derivada con la dimensión de fuerza por área y designa elpascal (Pa) como su unidad estándar. Un pascal es un newton por metro cuadrado (N-m-2 o kg-m-1-s-2).
Presión de vapor saturado
La presión de vapor de saturación , (otros nombres incluyen Presión de vapor , Presión de vapor de equilibrio o Presión de vapor de saturación) , es la presión estática de un vapor cuando la fase de vapor de algún material está en equilibrio con la fase líquida de ese mismo material. La presión de vapor de saturación de cualquier material depende únicamente de la temperatura de ese material. A medida que aumenta la temperatura, la presión de vapor de saturación aumenta de forma no lineal.
y es un equilibrio dinámico en el que la tasa de condensación del agua es igual a la tasa de evaporación del agua. En general, cuanto mayor es la temperatura, mayor es la presión de vapor. Cuando el aire se encuentra a la presión de vapor de saturación, se dice que está en el punto de rocío. Así, a la presión de vapor de saturación, el aire tiene una humedad relativa del 100% y la condensación se produce con cualquier aumento del contenido de vapor de agua o con una reducción de la temperatura.
Suponiendo un aire absolutamente limpio, si las gotas de agua tienen una gran curvatura, lo que ocurre cuando son más pequeñas, necesitan humedades relativas superiores al 100% (lo que se conoce como sobresaturación) para estar a una presión de vapor de equilibrio. Cuando las gotas se acercan a unos 20 micrómetros, pueden sobrevivir con una humedad relativa del 100%. A medida que la gota aumenta de tamaño por colisión y coalescencia, puede sobrevivir más tiempo porque su curvatura se suaviza a medida que la gota crece. Por supuesto, en la práctica real en la atmósfera terrestre, la capacidad del agua para condensarse en gotas se ve generalmente afectada por la presencia de partículas de polvo higroscópicas (núcleos de condensación de nubes). La humedad relativa necesaria para que se formen realmente las gotas puede ser muy inferior a la presión de vapor de saturación real debido al efecto soluto. Por último, si la temperatura es lo suficientemente baja en una nube, como ocurre en las nubes nimbostratus y cumulonimbus, los cristales de hielo microscópicos pueden servir también como núcleos de condensación de la nube en un proceso conocido como proceso Bergeron.
Cuál es la presión de vapor de equilibrio de un líquido
La presión de vapor de un líquido es el punto en el que se alcanza la presión de equilibrio, en un recipiente cerrado, entre las moléculas que salen del líquido y pasan a la fase gaseosa y las moléculas que salen de la fase gaseosa y entran en la fase líquida. Para conocer más detalles, ¡sigue leyendo!
En cualquier masa de agua, las moléculas de agua siempre se están evaporando y condensando. La presión de vapor del agua es la presión a la que la fase gaseosa está en equilibrio con la fase líquida. La alta tensión superficial del agua (el agua se “pega” a sí misma, por lo que no “quiere” evaporarse) significa que el agua tiene una presión de vapor baja.
La presión de vapor de un líquido es el punto en el que se alcanza la presión de equilibrio, en un recipiente cerrado, entre las moléculas que salen del líquido y pasan a la fase gaseosa y las moléculas que salen de la fase gaseosa y entran en la fase líquida. Nótese la mención de un “recipiente cerrado”. En un recipiente abierto, las moléculas de la fase gaseosa saldrían volando y no se alcanzaría el equilibrio, ya que muchas menos moléculas gaseosas volverían a entrar en la fase líquida. También hay que tener en cuenta que en el equilibrio el movimiento de las moléculas entre el líquido y el gas no se detiene, pero el número de moléculas en la fase gaseosa sigue siendo el mismo: siempre hay movimiento entre las fases. Por tanto, en el equilibrio hay una determinada concentración de moléculas en la fase gaseosa; la presión que ejerce el gas es la presión de vapor. En cuanto a que la presión de vapor es mayor a temperaturas más altas, cuando la temperatura de un líquido aumenta, la energía añadida en el líquido da a las moléculas más energía y tienen mayor capacidad para escapar de la fase líquida y pasar a la fase gaseosa.
Qué es la presión de vapor de equilibrio de un líquido cómo se mide
Casi todos hemos calentado alguna vez un cazo con agua con la tapa puesta y, poco después, hemos oído el ruido de la tapa y el agua caliente derramándose sobre la encimera. Cuando un líquido se calienta, sus moléculas obtienen suficiente energía cinética para superar las fuerzas que las retienen en el líquido y escapan a la fase gaseosa. Al hacerlo, generan una población de moléculas en la fase de vapor por encima del líquido que produce una presión: la presión de vapor del líquido. En la situación que describimos, se generó suficiente presión para mover la tapa, lo que permitió que el vapor escapara. Sin embargo, si el vapor está contenido en un recipiente sellado, como un matraz sin ventilación, y la presión de vapor es demasiado alta, el matraz explotará (como muchos estudiantes han descubierto desgraciadamente). En esta sección, describimos la presión de vapor con más detalle y explicamos cómo determinar cuantitativamente la presión de vapor de un líquido.
Dado que las moléculas de un líquido están en constante movimiento, podemos representar la fracción de moléculas con una energía cinética (KE) determinada frente a su energía cinética para obtener la distribución de energía cinética de las moléculas en el líquido (Figura \(\PageIndex{1}\)), al igual que hicimos para un gas. Al igual que en el caso de los gases, el aumento de la temperatura incrementa tanto la energía cinética media de las partículas de un líquido como el rango de energía cinética de las moléculas individuales. Si suponemos que se necesita una cantidad mínima de energía (\(E_0\)) para superar las fuerzas de atracción intermoleculares que mantienen unido a un líquido, entonces alguna fracción de las moléculas del líquido tiene siempre una energía cinética superior a \(E_0\). La fracción de moléculas con una energía cinética superior a este valor mínimo aumenta con el incremento de la temperatura. Cualquier molécula con una energía cinética superior a \(E_0\) tiene suficiente energía para superar las fuerzas que la retienen en el líquido y escapar a la fase de vapor. Sin embargo, antes de que pueda hacerlo, una molécula debe estar también en la superficie del líquido, donde es físicamente posible que abandone la superficie del líquido; es decir, sólo las moléculas que se encuentran en la superficie pueden experimentar la evaporación (o vaporización), donde las moléculas ganan suficiente energía para entrar en estado gaseoso por encima de la superficie de un líquido, creando así una presión de vapor.
