Para ejercer presión de vapor, los vapores deben estar en equilibrio con el estado líquido y la ebullición ocurre cuando el VP es igual a la presión atmosférica. ¿Cómo se produce la ebullición en un recipiente abierto cuando se permite que escapen los vapores?

A2A: para ejercer presión de vapor, los vapores deben estar en equilibrio con el estado líquido y la ebullición ocurre cuando el VP es igual a la presión atmosférica. ¿Cómo se produce la ebullición en un recipiente abierto cuando se permite que escapen los vapores?

No es necesariamente cierto que el vapor y el líquido estén en equilibrio, ya sea que esté hirviendo o no.

La presión de vapor de un líquido es la presión parcial que el vapor de ese líquido alcanzaría en una condición de equilibrio. Por ejemplo, suponga que tiene un poco de agua en un recipiente sellado con algo de espacio encima. Ese espacio tendrá algunas moléculas de agua en forma gaseosa, también conocido como vapor de agua. Supongamos que el sistema está en equilibrio. Toda el agua que se va a vaporizar tiene. No hay evaporación neta ni condensación.

Aquí hay una tabla de presión de vapor versus temperatura para el agua: presión de vapor del agua – Wikipedia.

Supongamos que el agua está a una temperatura de 50 ° C. Eso significa que la presión de vapor es de 12.334 kPa. Exactamente el número correcto de moléculas de agua llenará ese espacio a una presión de 12.334 kPa. Ahora suponga que también fuerza un poco de aire en ese espacio. Esto aumentará la presión general, pero no cambiará el número de moléculas de agua en estado gaseoso. Todavía habrá exactamente el mismo número que correspondería al llenado de ese volumen a la presión de vapor de 12.334 kPa. Esa es la presión parcial del vapor de agua en la mezcla de aire / vapor de agua. El resto de la presión se debe al aire.

Ese sistema está en un estado de equilibrio.

Ahora considere un caso que no está en equilibrio. Supongamos que tenemos agua en este recipiente sellado, pero está a 25 ° C. Nuestra tabla nos dice que la presión de vapor es 3.1690 kPa. Ahora agreguemos un montón de calor al agua muy rápidamente. Se necesita tiempo para que ese calor se distribuya por todo el líquido. Puede haber puntos calientes locales donde el líquido se está convirtiendo en vapor rápidamente y puntos más fríos donde incluso se condensa algo de vapor. Pero aún no está en equilibrio. Finalmente, a medida que el calor se distribuye alrededor, se forma vapor de agua, que enfría un poco el agua líquida. Supongamos que hemos agregado suficiente calor para llevar el líquido a 50 ° C y dejar que se equilibre. Regresaremos a 12.334 kPa de presión parcial de vapor de agua. Por lo tanto, la presión aumentó de 3.1690 a 12.334 kPa durante el tiempo que tomó agregar el calor y dejar que las cosas se calmaran. Durante ese tiempo, parte del calor estaba formando un nuevo vapor y parte del calor estaba calentando el agua. Pero finalmente, llegó a un nuevo equilibrio.

Ahora supongamos que abrimos la parte superior del recipiente y dejamos escapar las moléculas de vapor de agua. ¿Lo que sucederá? La presión parcial del vapor de agua disminuirá (porque estamos dejando que el vapor escape rápidamente). Ya no está en equilibrio. El agua líquida a 50 ° C siente una presión por encima del vapor de agua que es demasiado baja. Entonces ese líquido comienza a convertirse en vapor. Eso enfría esa capa superficial de agua. Supongamos que estamos dejando salir el vapor del recipiente con bastante lentitud. Supongamos que lo dejamos salir de tal manera que la presión del vapor dentro del recipiente sea de 9.5898 kPa. Esa es la presión de vapor a 45 ° C de esa tabla. El agua superficial se enfriará a 45 ° C y en ese punto, estará en equilibrio con el vapor por encima. Pero no estará en equilibrio con el líquido debajo que todavía está a unos 50 ° C. El calor conducirá (y posiblemente se convencerá) del agua más caliente al agua más fría. Eso podría elevar la temperatura de la superficie a 45.5 ° C. Eso es suficiente para poner un poco más de vapor. Pero a medida que cambia de líquido a gas, se enfría nuevamente. Vuelve a bajar a 45 ° C y 9.5898 kPa. Todo este sistema no está en equilibrio, sin embargo, el agua se está vaporizando y bombeando vapor fuera del contenedor. Déjelo pasar más tiempo y, finalmente, toda el agua se habrá enfriado a 45 ° C. En ese punto, apenas puede mantener la presión en 9.5898 kPa. A medida que se enfría más, la presión de vapor disminuirá y la velocidad a la que el vapor de agua sale de la superficie disminuirá. El líquido se vaporiza lentamente. El vapor se escapa. La masa de líquido está disminuyendo lentamente. Las tasas están limitadas por la rapidez con que se transfiere el calor dentro del líquido.

Si abre completamente el recipiente al aire, la superficie del líquido se enfriará rápidamente a medida que forma vapor para tratar de mantener la presión de vapor alta. Pero con solo el calor proveniente del líquido más cálido que se encuentra debajo, eso ralentiza las cosas y la superficie alcanza una temperatura que puede seguir el ritmo de bombeo de vapor de agua al aire tan rápido como el aire puede llevarlo. A menos que continúe agregando calor, esto se ralentiza muy rápido. Pero si agrega mucho calor, como poner una olla de agua en una estufa, entonces sigue convirtiendo líquido en vapor muy rápido. El vapor fluye rápidamente, pero está agregando mucho calor. Se necesita mucho calor para convertir el líquido en vapor, por lo que la olla tarda un poco en hervir. Todo el tiempo, no está en equilibrio. Es el flujo de calor que se mantiene al ritmo del calor perdido por el vapor a medida que el agua se evapora y sopla en el aire. Entonces, es porque está agregando calor lo suficientemente rápido como para que pueda seguir hirviendo a pesar de perder todo ese vapor en el aire. Poner una tapa en la sartén disminuye mucho la pérdida de vapor. Luego, puede bajar el fuego a fuego lento y seguir el ritmo de la pérdida de vapor a medida que se filtra por los bordes de la sartén alrededor de la tapa.

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P: Para ejercer presión de vapor, los vapores deben estar en equilibrio con el estado líquido y la ebullición ocurre cuando el VP es igual a la presión atmosférica. ¿Cómo se produce la ebullición en un recipiente abierto cuando se permite que escapen los vapores?

Hola interrogador Leí tu pregunta y leí un comentario que hiciste sobre otra respuesta, y parece que tienes una idea errónea aquí acerca de qué presión de vapor está haciendo que sea difícil visualizar esto.

La presión de vapor no es en realidad una presión que acumulas. En cambio, es una función de la temperatura. Está diciendo que, a la temperatura del agua, el agua tendría que ser esta presión para hervir. En otras palabras, está encontrando la temperatura de ebullición del agua para esa presión, o viceversa. Por ejemplo, si el agua tuviera 77 ° F y se colocara en una cámara de vacío que se despresurizara lentamente, cuando llegara a 0,46 psi absolutos, el agua herviría. La temperatura de ebullición del agua a 0,46 psia es 77 ° F. La presión de vapor del agua a 77 ° F es 0.46 psia.

A 14.7 psia (nuestra presión atmosférica), la temperatura de ebullición es 212 ° F (esto es lo mismo que 100 ° C). Si observa la presión de vapor del agua a 212 ° F, verá que es 14.7 psia.

Entonces, lo que la presión de vapor nos dice es qué temperatura tendrá que hervir el agua a nuestra presión actual o qué presión tendrá que hervir el agua a nuestra temperatura actual.

Cuando está hirviendo agua en una olla, la atmósfera presuriza su agua y esta presión no cambia si escapan los vapores.

Si tuviera que hervir en un recipiente cerrado, presurizaría y elevaría la temperatura porque aumentaría la presión de vapor (y, en consecuencia, la presión en la olla, y esto podría ser peligroso).

Asma Mohammad

La ebullición NO es cuando los vapores están en equilibrio con el líquido; es cuando la presión de vapor líquido alcanza y excede ligeramente la presión atmosférica. Por lo tanto, si fueras al fondo de Hellas Planitia en Marte, podrías tener agua líquida, pero herviría a una temperatura muy baja. Hierve cuando el calor generado genera más presión de vapor de la que soportará la presión, y tiende a ser la presión dentro del líquido. Por lo tanto, puede calentar el benceno suavemente sobre su punto de ebullición en un recipiente liso muy limpio, luego agregar un chip hirviendo para darle algo irregular, y la ebullición se vuelve loca. La presión del benceno, por la atmósfera, era insuficiente para detener el exceso de benceno que entraba en la fase de vapor, pero no lo hizo porque no había agente nucleante.

Para resumir, la ebullición ocurre dentro del líquido. La atmósfera ejerce presión sobre el líquido. Si es menor que la presión de vapor a la temperatura, se formará vapor alrededor de cualquier sitio de nucleación hasta que se elimine suficiente calor para que el líquido se enfríe lo suficiente como para que la presión externa lo mantenga, en equilibrio.

Asma Mohammad

La ebullición ocurre cuando la temperatura es tan alta que un vapor de presión ambiental no se condensaría.

Cambie las cosas: no mire ejercer presión de vapor, pero intente comprimir un vapor. Si intenta comprimir un vapor a cierta temperatura por encima de la presión de vapor, se condensará parcialmente en el líquido.

Ahora, ¿cuál es la consecuencia de esto para hervir? En agua por debajo de la temperatura de ebullición, si se formara una burbuja de vapor en miniatura dentro del líquido, la atmósfera la comprimiría por encima de la presión de vapor y se volvería a condensar en líquido. Cuando se alcanza la temperatura de ebullición, ese ya no es el caso: a la temperatura de ebullición, el vapor en las burbujas que se producen puede soportar la presión de la atmósfera. Tales burbujas continuarán creciendo y subiendo a la superficie. Esto es lo que reconocemos como un líquido hirviendo.

Wendy Krieger

Lo respondiste tú mismo. La ebullición es cuando la presión de vapor es igual a la presión atmosférica. A una presión normal al nivel del mar que sería de 760 torr, y el agua alcanza esa presión de vapor a 100 ° C o 212 ° F. Aumente la presión y necesita una temperatura más alta, que es como funciona una olla a presión. Baje la presión y hervirá a una temperatura más baja. Apuesto a que no puedes hervir un huevo en el monte. Everest.

Asma Mohammad

El vapor no necesita estar en equilibrio con el estado líquido. Esta es la condición necesaria para detener la ebullición del líquido.

Abierto a la atmósfera, si la presión parcial del vapor es menor que el punto de saturación, entonces el líquido se evaporizará.

El cuerpo suda, hasta el punto de convertir el agua en vapor de agua, le quitará calor y usted se enfriará.

Por ejemplo, la humedad se da en porcentaje de la presión de vapor en ese momento. Si la falta de humedad es baja, el sudor del cuerpo puede convertirse en vapor. Pero si el aire y usted está quieto, pronto puede saturar el aire con agua y su sudor no funciona.

Si la humedad es alta, entonces el aire no recogerá demasiada agua de la piel y se mojará con el sudor que el cuerpo produce para mantenerse fresco.

Kim Aaron

No, no se requiere equilibrio para experimentar el fenómeno. Si desea medir presiones, entonces se necesita cierto control …

Asma Mohammad

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