¿Se reventará un recipiente, debido a la presión de vapor, si hervimos agua dentro a alta temperatura?

un recipiente contiene agua y quizás también algo de aire. El contenedor está herméticamente cerrado para que no pueda escapar gas. El contenedor es de volumen constante. Cuando la temperatura aumenta, el volumen necesariamente permanece constante. Si hay algo de gas en el recipiente, entonces la presión seguirá la ley de gas ideal para pequeños cambios de temperatura, es decir, la presión aumentará proporcionalmente a la temperatura de escala absoluta, como la escala Kelvin.

Cuando el líquido alcanza su temperatura de ebullición, se formará gas adicional. El punto de ebullición ya puede estar algo aumentado debido al aumento de presión desarrollado por el aire calentado. La presión puede aumentar algo más rápido a medida que el líquido continúa hirviendo.

El contenedor tiene resistencia estructural: puede resistir las fuerzas que lo separan. ¿Cuánta presión puede soportar antes de que se rompa? Esto depende de las propiedades del contenedor: su material de construcción y su geometría. El contenedor puede debilitarse a temperaturas más altas, por ejemplo. Usted menciona que este contenedor tiene una “tapa”: a veces el cierre de un contenedor es un punto débil, y otras veces puede ser uno de los puntos más fuertes.

Depende completamente de qué está hecho el contenedor. ¿Una lata de jugo? Caliéntalo lo suficiente como para hervir y ciertamente explotará. Por otro lado, la catapulta de vapor en un portaaviones puede generar presiones cercanas a 500 psi y temperaturas de más de 400 grados sin fallar, lo suficiente como para acelerar un avión de 80,000 libras a 140 nudos en 100 yardas más o menos.

Si pudieras construir un recipiente lo suficientemente fuerte y seguir calentándolo, en algún momento alcanzarías un equilibrio en el que simplemente no serías capaz de hervir más agua; la presión obligaría a las moléculas de agua a permanecer en estado líquido.

Si.

Si la tapa descansa sobre el recipiente y no está sellada, la presión se elevará lo suficiente como para levantarla una pequeña cantidad por un breve momento, y escapará un poco de vapor, y caerá nuevamente. Repetir.

Si la tapa se sella o se mantiene en su lugar, la presión aumenta hasta que sea lo suficientemente alta como para superar cualquier resistencia que se encuentre y mover la tapa de todos modos. Entonces tienes una explosión de vapor.

Por favor no intentes esto en casa. Las quemaduras por vapor son cosas desagradables.

Lo que sucederá es que cuando la presión del vapor supera o se vuelve mayor que la resistencia a la tracción del contenedor, sí, explotará. Si el recipiente es más fuerte que la presión de vapor, contendrá la presión hasta que lo suelte.

Tienes la idea correcta. La presión puede ser suficiente para abrir la tapa. Esperaría que la tapa se abriera antes de que el contenedor explote, pero obviamente depende de la fuerza del contenedor. Si el recipiente es lo suficientemente fuerte y la tapa está muy apretada, la presión puede estar contenida.

Experimentos simples demostrarían esto, pero se necesita cuidado porque la presión podría liberarse explosivamente. La tapa podría salir volando junto con una repentina liberación de vapor y agua caliente por todo el lugar.