agua hirviendo

1. Estudié en los libros de texto que el punto de ebullición del agua es la temperatura a la que la presión de vapor es igual a la presión atmosférica. Mi duda es que dado que el vapor se mezcla con la atmósfera, ¿cómo podemos decir que la presión de vapor es igual a la presión atmosférica? Por favor explique este concepto.

La presión de vapor del agua sigue la ecuación de Antoine, que viene dada por:

$ln(vp) = A - B/(T+C)$, donde las constantes A, B y C son diferentes para cada especie química pura y T es la temperatura del líquido en cuestión. La presión de vapor del agua depende únicamente de la temperatura y es independiente de la presión atmosférica. A medida que aumenta la temperatura del agua, aumenta la presión de vapor del agua. Cuando la presión de vapor del agua es igual a la presión ambiental de la atmósfera sobre el agua (también, consulte los calificadores en la respuesta 3 a continuación), las burbujas de vapor que se forman dentro del agua tienen suficiente presión para evitar colapsar por la presión ejercida sobre por la presión atmosférica, por lo que ascienden por la columna de agua que los contiene, y salen del agua en forma de vapor.

2. ¿Cuáles son las causas y condiciones para la formación de burbujas mientras hierve el agua?

La causa de la ebullición es el aporte de calor al agua que se encuentra en su punto de ebullición. Esto requiere un sitio de nucleación, que es un "vacío" muy pequeño (es decir, de tamaño microscópico) en la superficie de una olla de metal, o alguna otra pequeña imperfección en la superficie sobre la que descansa el agua. Esta es la razón exacta por la que nunca debes calentar agua en un horno de microondas, en un recipiente muy suave. La falta de sitios de nucleación en el recipiente muy suave asegura que el agua se sobrecaliente (más caliente que el punto de ebullición normal), y cualquier pequeña perturbación en el agua (es decir, sacudirla cuando se saca del horno de microondas) hace que "parpadee". " en una mezcla de agua y vapor, probablemente quemando a la persona que retiró el agua del horno de microondas.

3. En muchos libros de texto, la presión atmosférica y la presión de vapor están relacionadas con la ebullición. ¿Por qué la presión del líquido no afecta la formación de burbujas?

Para un recipiente "profundo", la columna de agua agrega presión adicional al agua que se encuentra en el fondo del recipiente. Debido a esta presión, el agua en la parte inferior de esa columna de agua debe calentarse hasta el punto en que su presión de vapor supere la presión en su ubicación, lo que significa que un recipiente a nivel del mar con varias pulgadas de agua debe calentarse unos pocos grados. por encima de 100 C para hacer hervir el agua en el fondo del recipiente. Esto significa que el líquido que está por encima de las burbujas de vapor que se están formando sí afecta la formación de burbujas.