La respuesta de Mahesh fue muy buena y técnica, mostrando las ecuaciones y el gráfico que ilustra la diferencia de temperatura para el punto de ebullición del agua a varias altitudes. Pero cómo y por qué sucede es lo que podría interesarle saber.
El estado de la materia (sólido, líquido, gaseoso, plasma, etc.) depende de 2 factores: temperatura y presión. Las moléculas no se mantienen juntas a menos que las fuerzas actúen sobre ella, el agua está compuesta de moléculas, 2 átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno (H2O), y a menos que algo mantenga estas moléculas juntas, se separarán y dispersarán, esa es la esencia de la evaporación. No es de extrañar por qué tanta gente respondió correctamente su pregunta con 2 variables, temperatura y elevación: 100 grados Celsius al nivel del mar. Pero, ¿qué elevación tiene que ver con la presión?
En la Tierra, estamos bajo una cantidad considerable de presión ejercida por nuestra atmósfera, 14,7 PSI, que puede no coser mucho, pero el cuerpo humano promedio tiene un área de 2700 pulgadas cuadradas (esa es la “I” en PSI = libras por cuadrado pulgada), así que si haces los cálculos, descubrirás que hay casi 40,000 libras de fuerza actuando sobre tu cuerpo ahora mismo. Ese es el peso de todas las moléculas de aire sobre nosotros, cientos de millas. Todo ese peso es lo que mantiene unidas las moléculas de agua en la Tierra, es por eso que cuando se expone al vacío del espacio, el agua se evapora inmediatamente.
Entonces, ¿por qué el agua se evapora cuando se calienta? Es posible que sepa que el calor puede explicarse como la rapidez con que se mueven las moléculas. Para que el agua exista en estado líquido, la presión y la temperatura deben ser las correctas para que las moléculas estén muy cerca, pero tengan suficiente espacio para moverse. Entonces, cuando el calor aumenta sin un aumento de presión, las moléculas comienzan a moverse tan rápido que se separan y se dispersan. Es por eso que el agua bajo presión necesita mucho más calor antes de evaporarse, y es por eso que es peligroso abrir la tapa del radiador de un automóvil que había estado funcionando durante algún tiempo. La temperatura del agua dentro de un motor en funcionamiento varía con el diseño, pero típicamente está en los 115 a 130 grados Celsius. Por lo tanto, la tapa del radiador cuando se abre ya no mantiene la presión acumulada en el interior, permitiendo que el agua líquida sobrecalentada se evapore de forma explosiva.
Lo mismo ocurre con la presión, aumentar la presión sobre un líquido restringe el movimiento de las moléculas, en algún momento, la presión se eleva tanto que las moléculas se mueven tan lentamente que la materia se comporta como un sólido. Casi no hay espacio para que algo se mueva a través de ese medio, la natación es imposible, todo se vuelve estático, congelado. El agua, por ejemplo, es incompresible, por lo que cuando se aplica suficiente presión se convierte en hielo, conocido como hielo exótico. Los científicos creen que algunos planetas detectados fuera de nuestro sistema solar, también conocidos como exoplanetas, tienen océanos vastos e increíblemente profundos, a cientos de kilómetros de profundidad, lo que hace que la presión en el fondo sea tan intensa que debe haberse formado hielo exótico allí.
Ahora, volviendo a la tierra, a medida que ascendemos hacia el cielo, encontramos cada vez menos moléculas de aire. Menos moléculas significan menos presión, lo que les permite moverse con mayor libertad, por lo tanto, se necesita menos calor para lograr la evaporación.
