En una cámara sellada, ¿puede un vapor calentarse lo suficiente para que la presión aumente lo suficiente como para condensarse en líquido?

Entonces, en teoría, ¿podrías calentar el vapor para que se condense?

¡Pruébelo (gráficamente)! Elija una cantidad de vapor de agua$n$y calcular$V$para una fase gaseosa$T_0$y$P_0$combinación en el diagrama de fase:

Ahora dibuja la línea$P=nRT/V$que pasa por ($T_0$,$P_0$). (Esto aparecerá como una curva en este diagrama logarítmico-lineal.) ¿Puedes entrar en la fase líquida elevando la temperatura?

Usa tu diagrama. Elija un punto en la línea vapor-líquido. La pendiente se obtiene mediante la ecuación de Clapeyron con vaporización a un gas ideal.

En esto,$\Delta_{vap}\bar{H}$es la entalpía molar de vaporización. ¿Podemos elegir un punto en el estado de vapor (fase de vapor) que pueda calentarse en un recipiente cerrado y, al hacerlo, aumente la presión para que el gas cruce la línea de transición en ese mismo punto?

Elija un punto arbitrario a temperatura y presión más bajas, tal vez incluso uno infinitesimalmente alejado del punto de vaporización. En un recipiente cerrado con un gas ideal, la recta que seguiremos a medida que calentamos el gas tiene pendiente.

Las dos líneas están dibujadas en el siguiente diagrama.

Según la imagen, queremos que la pendiente deseada para calentar en un recipiente cerrado sea mayor que la pendiente de la línea definida por la ecuación de Clapeyron.

Permita que las temperaturas sean infinitesimalmente cercanas para que$T \approx T_{vap}$. Para hacer que el vapor (modelado como un gas ideal) se condense a medida que se calienta volviendo a la región líquida, debemos tener

La vaporización es endotérmica, por lo que la entalpía es positiva. Trama$\Delta_{vap}\bar{H} / RT_{vap}$versus$T_{vap}$. A primer orden, la transformación es imposible a aquellas temperaturas donde la trama es mayor o igual a uno. Solo puede ser posible cuando el gráfico cruza por debajo de uno.

Un punto de partida para los números que necesita está en esta referencia .

Un cálculo rápido y sucio al 100$^o$C da$\Delta_{vap}\bar{H}/RT_{vap} = 40.5/3.1 = 13 > 1$. Entonces el proceso no es posible a esa temperatura. por 374$^o$C, todavía obtenemos un valor de alrededor de 7,5. Por lo tanto, el proceso no es posible en ningún punto de la transición.

De este análisis surge también una observación fundamental. La única forma en que se puede inducir el proceso propuesto es cuando la entalpía de vaporización del líquido es menor que la energía térmica que se ingresa a la temperatura de vaporización. La implicación puede llevarse adelante probablemente para excluir que cualquier líquido pueda volver a formar espontáneamente un líquido cuando se calienta desde su estado de gas ideal.

No. La condensación de un vapor requiere que elimine el calor de la vaporización. Si calientas el vapor, vas "en la dirección equivocada".