Tasa de evaporación del agua: temperatura vs humedad

Podría limitar la tasa de evaporación por el producto de (1) la velocidad media de impacto de las moléculas sobre la superficie, (2) un factor de Boltzmann que representa la fracción con suficiente energía cinética para superar la barrera de energía, y (3) uno menos la humedad relativa del aire sobre el agua. La velocidad media de impacto es de aproximadamente 400 m/s, y el calor de vaporización a 40 °C es de aproximadamente 600 cal/g, por lo que el factor de Boltzmann es$\exp (-H/kT)=\exp (-18)$. Pero hay dos caimanes en su bañera y hacen que la evaporación sea muy difícil de analizar:

• Las moléculas de agua en estado líquido forman agregados, que se mueven más lentamente que las moléculas libres.
• A menos que haya una brisa muy fuerte, o tal vez esté sumergido en un jacuzzi en la luna, habrá una delgada capa límite de aire húmedo (casi saturado) sobre la superficie, y la tasa de evaporación estará limitada por la difusión a través de esta capa límite.

La evaporación depende de la presión de vapor parcial. Entonces los parámetros de control son, - temperatura - presión parcial - presión de vapor a la temperatura

Para el jacuzzi que está estudiando, la humedad retrasará la evaporación y el secado ayudará. El frío no es bueno para la evaporación. En realidad, es posible que no pueda hacer que todo suceda al mismo tiempo.

El agua líquida se evapora cuando la presión ambiental parcial del vapor de agua es menor que un valor establecido por la "presión de vapor". La humedad se define como la relación entre el valor real de la presión parcial y esta referencia.

La relación entre la presión de vapor y la temperatura viene dada por la relación de Clausius-Clapeyron.

Desde una perspectiva cinética, solo se puede alcanzar un equilibrio cuando el flujo de moléculas de agua que escapan del líquido debido a la agitación térmica se compensa exactamente con el flujo de moléculas de agua en el aire que choca con la superficie. Si la humedad es baja, no entran suficientes moléculas en el líquido y un flujo neto sale del baño (eso es evaporación). Si la humedad es tal que la presión parcial del vapor de agua coincide exactamente con la presión de vapor del agua a la temperatura del baño, la evaporación se detiene.

Hasta el primer orden, la tasa de evaporación dependerá de la diferencia entre la presión parcial de vapor de agua en el aire y la presión de vapor a la temperatura del baño .

Entonces, su pregunta es más o menos: ¿la presión parcial del agua es mayor en un aire cálido y húmedo o en uno frío y seco? A lo que la respuesta es, por supuesto: depende, dígame las condiciones exactas que está considerando y calcularemos la presión parcial en cada caso.