¿Cómo se puede evaporar el agua a temperatura ambiente? [duplicar]

Piense en la temperatura como la energía cinética promedio de las moléculas de agua. Mientras que la molécula promedio no tiene suficiente energía para romper los enlaces intermoleculares, una molécula no promedio sí lo hace.

El agua es un líquido porque la atracción dipolar entre las moléculas polares de agua hace que se mantengan juntas. A la presión atmosférica estándar (que actúa como un tornillo de banco), se necesita una temperatura comparativamente grande de 100 °C (que se traduce en una energía promedio alta distribuida entre los grados de libertad microscópicos , más relevantes los cinéticos) para que las moléculas de agua se liberen en a granel, creando burbujas de vapor de agua dentro del líquido.

Sin embargo, en la superficie del líquido, las moléculas solitarias pueden terminar obteniendo suficiente energía cinética para liberarse debido a la naturaleza aleatoria del movimiento molecular básicamente a cualquier temperatura. Por otro lado, las moléculas de agua en la atmósfera también pueden ingresar al líquido en la superficie, lo que se mide por la presión de vapor de equilibrio .

Imagínese girar una rueda de ruleta, pero en lugar de dejar caer una bola, arroja 100. Todas se mueven a diferentes velocidades, como las moléculas en el agua. Puede enfriarlos haciendo girar la rueda más lentamente, para que reboten menos; calentarlos girando más rápido para que reboten más; puedes congelarlos deteniendo la rueda y esperando hasta que estén todos parados; y puedes hervirlos girando la rueda tan rápido que todos salgan volando por la parte superior.

Ahora recoge todas las bolas y vuelve a lanzarlas con la rueda girando a una velocidad moderada. Si observas durante un rato, verás que, aunque la velocidad promedio de las bolas está por debajo del "punto de ebullición", donde todas vuelan por la parte superior, de vez en cuando una bola rebota en otra con la fuerza suficiente para enviarla por los aires. fuera de la rueda. Si miras durante el tiempo suficiente, eventualmente todas las bolas desaparecerán. Tus bolas se evaporaron.

La temperatura es una medida de cuánta energía cinética tienen las moléculas en una sustancia. Si la temperatura es alta, se mueven bastante rápido, si la temperatura es baja, se mueven mucho más lento. Si las moléculas se mueven lentamente, se agrupan y se obtiene un sólido. Una vez que lo calientas un poco, la sustancia comienza a volverse líquida. Cuando lo calientas aún más, las moléculas comenzarán a moverse tan rápido que se esparcirán por todo el espacio (gas).

Sin embargo, esto es todo promedio. En un líquido todas las moléculas se mueven, unas más rápido que otras. Si una molécula atraviesa la 'superficie' del agua, habrá escapado de las fuerzas intermoleculares que mantienen el agua unida y se evaporará. Esto también puede pasar con los sólidos, ahí se llama sublimación.

Si está calentando agua, está agregando energía, por lo que este proceso comenzará a ser más rápido. Luego, en el punto de ebullición, llegará al punto en que las moléculas querrán comenzar a moverse tan rápido que comienzan a formar burbujas de gas dentro del líquido.

descargo de responsabilidad: esto es justo lo que recuerdo de la escuela secundaria.

La temperatura de ebullición de un líquido no es la temperatura a la que puede entrar en estado gaseoso. Más bien, es la temperatura a la cual la presión de vapor de saturación$e_s$es igual a la presión atmosférica ambiente. Por eso, por ejemplo, el agua hierve a temperaturas más bajas en altitudes más altas.

Además, el agua siempre se está evaporando. También está siempre condensando. Puedes imaginarte una taza de líquido en una habitación. La tasa de evaporación será impulsada por la presión de vapor de saturación.$e_s$calculado con la temperatura del agua líquida. La tasa de condensación estará determinada por la presión de vapor$e$del vapor de agua en el aire. Por lo general, cuando alguien dice que un líquido se está evaporando (o condensando), se refiere a la evaporación neta . La evaporación neta es cuando la evaporación supera a la condensación (el líquido disminuye) y la condensación neta es cuando la condensación supera a la evaporación (el líquido aumenta).

Por lo general, escuchará la humedad expresada como "humedad relativa", que es la proporción de la presión de vapor$e$a la presión de vapor de saturación$e_s$y así cuando la humedad relativa$\dfrac{e}{e_s} < 1$, la evaporación neta está ocurriendo y cuando$\dfrac{e}{e_s} > 1$se está produciendo una condensación neta. En ambos casos, sin embargo, la evaporación se produce constantemente.

En el punto de ebullición, el gas se produce dentro del líquido, pero en la superficie hay moléculas que entran y salen constantemente. Si el ambiente se mantiene bastante seco, pocas moléculas volverán a entrar con respecto a las que salen. Por supuesto, cuanto mayor sea la temperatura, más fácil será para una molécula obtener suficiente energía para liberarse, pero esto puede suceder a cualquier temperatura, en la superficie.

También puede entenderse por la idea de presión parcial. El agua se evaporará en una atmósfera hasta que su presión parcial alcance la presión de vapor dada para la temperatura ambiente (humedad relativa del 100%).

Estas respuestas dan cuenta de la cinética del proceso. La termodinámica proporciona una imagen alternativa, muy adecuada para cualquier pregunta que involucre transiciones de fase. Para el sistema de líquido más volumen vacío, la energía libre puede reducirse intercambiando algo de entalpía (para llevar moléculas del líquido a la fase gaseosa) por el aumento de entropía (todos los estados disponibles en la fase gaseosa). Para una temperatura dada, este equilibrio determina la presión de vapor de equilibrio. Siempre habrá algo de vapor en equilibrio (en todas las temperaturas distintas de cero).

Todas las moléculas de agua contienen energía, de acuerdo con la temperatura. El agua caliente tiene suficiente energía para escapar del líquido como vapor.

Aunque una masa de agua esté por debajo del punto de ebullición, las moléculas con más energía (en relación con la masa de agua), suben a la superficie y pueden escapar, como vapor.

¡Es fácil!

En la clase de ciencias, mi maestro puso un frasco de agua en su mesa de trabajo, lo cubrió con una cúpula de vidrio con un borde de goma para sellar la cúpula al escritorio. Luego conectó una manguera al domo, el otro extremo a un dispositivo de vacío y procedió a eliminar el aire del domo creando una zona de muy baja presión dentro del domo... cuando la presión cayó, el agua comenzó a hervir - a temperatura ambiente. la temperatura. Esta es la razón por la cual los montañeros tienen dificultades para obtener agua caliente en altitudes más altas.