Cuando dejo la ropa mojada al aire libre, se secará sola con el tiempo, incluso a temperatura ambiente. Sé que de alguna manera el agua se vaporiza; no es "desaparecer". Para eso, necesita obtener energía de su entorno y probablemente obtenga esta energía del calor. Pero como está a la misma temperatura que la ropa o su entorno, no entiendo cómo puede ocurrir una transferencia de energía. ¿No viola esto la definición de temperatura, que solo se define para determinar dónde fluirá el calor?
Entonces, la pregunta también se puede expresar como: ¿Cómo puede el agua obtener calor (si no calor, qué?) de su entorno cuando no hay diferencia de temperatura para que pueda evaporarse?
Microscópicamente, tanto las moléculas de agua en el aire como las moléculas de agua en la ropa se mueven rápidamente debido a su energía térmica. De vez en cuando, una molécula en la ropa tendrá suficiente energía para liberarse; de vez en cuando, una molécula en el aire se pegará a tu ropa. Debido a que la humedad en su habitación es inferior al 100 %, el primer proceso ocurrirá con más frecuencia, por lo que el agua pasará al aire. Por el contrario, si pones tu ropa en un sauna, donde la humedad es superior al 100 %, tu ropa se mojará más con el tiempo.
Ahora miremos macroscópicamente. ¿Por qué debería ocurrir la evaporación si cuesta energía hacerlo? La razón es que hay "más espacio" para las moléculas de agua en el aire que en tu ropa, por lo que es más probable que las cosas reboten en el aire (que es grande) que caigan en tu ropa (que es pequeña). Formalmente, decimos que el proceso está impulsado por la entropía. (Dado que la entropía cuenta los microestados disponibles, esto es exactamente lo mismo).
El aumento de la entropía y la disminución de la energía son objetivos separados. En este caso, los efectos de energía y entropía se oponen, pero gana la entropía; en general, puede saber cuál gana observando el cambio en la energía libre de Helmholtz, .
Las moléculas de aire son como pequeñas bolas que golpean constantemente la superficie del agua. Las moléculas de aire golpean a diferentes velocidades y la que tiene velocidades más altas elimina, digamos, 2 moléculas de agua. Otras moléculas se apresuran al sitio. La molécula de agua eliminada sigue siendo bombardeada por otras moléculas de aire que la arrastran.
Ahora, la densidad de las moléculas de agua eliminadas es mayor cerca de la superficie y siempre están tratando de regresar y formar agregados. Para el agua, existe una alta tendencia a agregarse, y estos agregados regresarán a la superficie si no son transferidos desde la superficie por un bombardeo colectivo de aire a alta velocidad (¡viento!). Si hay una mayor concentración de moléculas de agua en el aire (alta humedad), podrían formar agregados más fácilmente y, por lo tanto, tomar más tiempo para secar la ropa. Converse sucede en menos humedad.
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Juan Rennie