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Contenido del artículo
Descripción
Influencia de la naturaleza del líquido
Influencia de la temperatura
Punto de ebullición

Presión de Vapor

Para poder entender muchos fenómenos que suceden en la vida diaria hay que conocer lo que es la presión de vapor.

Descripción

Para simplificar e ilustrar utilicemos el esquema que sigue:

Presión de vapor

Figura 1



En el dibujo de la figura 1 se representa un recipiente cerrado, lleno parcialmente de un líquido (azul).

 Este líquido como toda sustancia está constituido por moléculas (bolitas negras), que están en constante movimiento al azar en todas direcciones. Este movimiento errático, hace que se produzcan choques entre ellas, de estos choques las moléculas intercambian energía, tal y como hacen las bolas de billar al chocar; algunas aceleran, mientras otras se frenan.

En este constante choque e intercambio de energía, algunas moléculas pueden alcanzar tal velocidad, que si están cerca de la superficie pueden saltar del líquido (bolitas rojas) al espacio cerrado exterior como gases.

A este proceso de conversión lenta de los líquidos a gases se les llama evaporación.

A medida que más y más moléculas pasan al estado de vapor, la presión dentro del espacio cerrado sobre el líquido aumenta, este aumento no es indefinido, y hay un valor de presión para el cual por cada molécula que logra escapar del líquido necesariamente regresa una de las gaseosas a él, por lo que se establece un equilibrio y la presión no sigue subiendo. Esta presión se conoce como presión de vapor saturado.

La presión de vapor saturado depende de dos factores:
  1. La naturaleza del líquido.
  2. La temperatura.

Influencia de la naturaleza del líquido

El valor de la presión de vapor saturado de un líquido, da una idea clara de su volatilidad, los líquidos mas volátiles (éter, gasolina, acetona etc) tienen una presión de vapor saturado mas alta, por lo que este tipo de líquidos, confinados en un recipiente cerrado, mantendrán a la misma temperatura, un presión mayor que otros menos volátiles. Eso explica porqué, a temperatura ambiente en verano, cuando destapamos un recipiente con gasolina, notamos que hay una presión considerable en el interior, mientras que si el líquido es por ejemplo; agua, cuya presión de vapor saturado es mas baja, apenas lo notamos cuando se destapa el recipiente.

Influencia de la temperatura

Del mismo modo, habremos notado que la presión de vapor de saturación crece con el aumento de la temperatura, de esta forma si colocamos un líquido poco volátil como el agua en un recipiente y lo calentamos, obtendremos el mismo efecto del punto anterior, es decir una presión notable al destaparlo.

La relación entre la temperatura y la presión de vapor saturado de las sustancias, no es una linea recta, en otras palabras, si se duplica la temperatura, no necesariamente se duplicará la presión, pero si se cumplirá siempre, que para cada valor de temperatura, habrá un valor fijo de presión de vapor saturado para cada líquido.

La explicación de este fenómeno puede se basa en el aumento de energía de la moléculas al calentarse.

Cuando un líquido se calienta, estamos suministrándole energía. Esta energía se traduce en aumento de velocidad de las moléculas que lo componen, lo que a su vez significa, que los choques entre ellas serán mas frecuentes y violentos.

Es fácil darse cuenta entonces, que la cantidad de moléculas que alcanzarán suficiente velocidad para pasar al estado gaseoso será mucho mayor, y por tanto mayor también la presión.

esquema

Figura 2

Punto de ebullición

El efecto de evaporación explicado hasta aquí; donde para cada valor de temperatura, se establece un equilibrio entre las moléculas que abandonan el líquido desde su superficie como gases y las que regresan a él para dar un valor presión, se cumple de igual modo aunque la naturaleza del gas que está estableciendo la presión sea otro diferente a los vapores del propio líquido.

Veamos: supongamos que tenemos un líquido confinado a un recipiente abierto como se muestra en la figura 2, en este caso sobre el líquido actúa el aire a la presión de la atmósfera, si esta presión es mayor que la presión de vapor saturado del líquido a esa temperatura, la evaporación será muy lenta, y se deberá básicamente, a que siempre en el incesante choque entre ellas, alguna de manera esporádica, alcanzará la energía suficiente para pasar al estado gaseoso con la posibilidad de abandonar el recipiente, especialmente si hay alguna corriente de gases que la arrastre.

Si comenzamos a incrementar la temperatura del sistema, cada vez será mayor la cantidad de moléculas que lo abandonen y se irá incrementando gradualmente la evaporación.

Cuando se alcance una temperatura tal, para la cual, el valor de la presión de vapor saturado del líquido en cuestión sea igual al valor de la presión atmosférica, la evaporación se producirá en toda la masa del líquido, se dice entonces que el líquido entra en ebullición (hierve).

Si se ha comprendido hasta aquí podemos ahora definir el punto de ebullición como: 

El valor de la temperatura para la cual la presión de vapor saturado de un líquido cualquiera,
alcanza la presión a que está sometido.

Se puede deducir fácilmente que el punto de ebullición de un líquido dependerá de la presión a que esté sometido y será mas bajo para bajas presiones y mas alto para el caso contrario.

Este fenómeno se aprovecha en la práctica para muchas aplicaciones, algunas tan simples como la conocida olla a presión y otras tan complejas e importantes como las  grandes calderas de vapor, las máquinas refrigeradoras o la producción de aire líquido.

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