La explicación del punto de ebullición del agua es que a 100°C, la presión de vapor se vuelve mayor que la presión atmosférica. Pero supongamos que tiene un frasco de agua sellado en argón a 1 atm, que es más grande que la presión de vapor del agua, ¿no se evaporaría algo de agua? Supongo que sí, porque inicialmente no hay moléculas de agua en el argón, entonces, ¿no dejarían algunas al azar el líquido, haciendo que la presión parcial en promedio no sea cero?
Otra razón por la que puedo pensar que se basa en la presión parcial es que una jarra de agua abierta en una habitación seca, oscura y sin viento eventualmente se evaporará. Entonces, ¿por qué a 100 °C hay un cambio repentino y dramático? ¿No es la presión de vapor a, por ejemplo, 95C más que la presión parcial del agua en la atmósfera también?
Pero supongamos que tiene un frasco de agua sellado en argón a 1 atm, que es más grande que la presión de vapor del agua, ¿no se evaporaría algo de agua?
Sí, pero no habrá ebullición, solo evaporación desde la superficie.
inicialmente no hay moléculas de agua en el argón, entonces, ¿no dejarían algunas al azar el líquido, haciendo que la presión parcial en promedio no sea cero?
Sí.
Entonces, ¿por qué a 100 °C hay un cambio repentino y dramático?
A esta temperatura, la presión de vapor dentro de la burbuja comienza a ser lo suficientemente alta como para superar la presión del líquido, por lo que la burbuja sobrevive y asciende.
¿No es la presión de vapor a, por ejemplo, 95C más que la presión parcial del agua en la atmósfera también?
Sí, y el agua se evaporará a la atmósfera, pero solo en la superficie. No habrá ebullición, ya que la presión en el líquido es más alta de lo que podría ser la presión en la burbuja, por lo que cualquier burbuja pequeña se aplasta y el vapor vuelve a convertirse en líquido.
Estás mezclando dos cosas diferentes.
Evaporación. Esto tiene que ver con la proporción de moléculas que se evaporan/condensan solo en la superficie del líquido. Esto sucede todo el tiempo y (con un volumen cerrado por encima del líquido) eventualmente conducirá a un equilibrio dinámico (ambas tasas son iguales).
Ebullición: cada vez que se desarrolla una burbuja de vapor internamente, también se genera una nueva "superficie". Pero dentro de esta burbuja solo están presentes moléculas del líquido. Entonces, dentro de las burbujas, el equilibrio no está influenciado por ninguna otra molécula de gas. Consecuencia: cuando la presión de vapor aumenta por encima de la presión externa (ya sea de la atmósfera o de algún otro dispositivo, como una olla a presión (más alta) o una campana de vacío (más baja)), las burbujas pueden crecer, el líquido está hirviendo.
Existe una terminología sutil que puede ayudar a responder esta pregunta. En primer lugar, la presión de vapor saturado es la presión a la que el número de moléculas de agua que se evaporan de la superficie de un líquido es igual al número de partículas de vapor de agua que se condensan de nuevo en la fase líquida. La presión de vapor saturado también depende de forma no lineal de la temperatura del líquido. Entonces, a medida que la temperatura del agua aumenta hasta un punto en el que la presión de vapor saturado excede la presión total (es decir, más moléculas de agua salen de la fase líquida que la cantidad de moléculas de agua que se condensan en la fase líquida), el líquido comienza a hervir. Esto significa que podría cambiar el punto de ebullición cambiando la presión total en el sistema. Si pones agua en una cámara de vacío, por cierto, sería una idea terrible, comenzaría a hervir a temperaturas muy por debajo de los 100°C ya que la presión total es mucho menor. Un área interesante relacionada con esto es PVD, sobre la que puede obtener más información en Wikipedia.
Si comienza con un volumen de argón gaseoso, todo fuera de un recipiente de pie con agua líquida, y luego sella esos dos volúmenes, "verá" que parte del agua se evaporará y la presión en la fase gaseosa probablemente aumentará. , pero al mismo tiempo parte del argón se disolverá en el agua. Obtendrá un nuevo equilibrio donde ambas sustancias están en fase líquida y gaseosa y donde la presión está determinada por la presión y las cantidades molares relativas de agua y argón.
Las presiones parciales de argón y agua en la fase gaseosa sumarán la presión total. Y solo para complicar un poco las cosas, la mayoría de los solutos elevan el punto de ebullición del agua.
Hilkjh
Dganar