¿Cómo no se ven los vapores de agua?

Este sitio dice que el vapor de agua no es visible.

Sin embargo, echa un vistazo a esta imagen:

vapor de agua visible

¿No es eso vapor de agua?

hierva una pequeña cantidad de agua en un vaso de precipitados alto, o frasco de vidrio, con una tapa suelta en un horno de microondas, una vez que alcance la temperatura, el vapor de agua que llena el frasco será invisible.
Historia real sobre el vapor de agua invisible. En muchas plantas de energía hoy en día, el vapor se usa para impulsar turbinas (calentadas por varios medios). En el caso de una fuga de vapor, el vapor se encuentra a una presión y temperatura tremendamente altas. Esto significa flujos rápidos de vapor que no comienzan a formar condensación visible por 15 a 20 pies o más. También es terriblemente ruidoso, por lo que no puedes escuchar dónde está la fuga. Al buscar estas fugas, uno agita un palo de escoba frente a ellas. ¡Sabrán cuándo encontraron la fuga porque el vapor literalmente cortará el mango de la escoba por la mitad! ¡Eso es vapor de agua invisible!
+1 Siempre tuve esta pregunta cuando era niño (y también cuando no era tan niño...).
Siempre me molesta cuando la gente habla de que las nubes están hechas de vapor de agua. No, no, si puedes verlos, no son vapor de agua, porque el vapor de agua es invisible.
En este experimento de encender una cerilla con agua , verás la diferencia entre el agua, la niebla, el agua calentada hasta el punto de ebullición y el vapor de agua calentado a 200 grados.
@CortAmmon, por favor, por favor, ¡dime que hay un video de esto en alguna parte!
Hay, kasperd proporcionó uno.

Respuestas (5)

El vapor de agua es un gas claro e incoloro, por lo que no se puede ver a simple vista.

Lo que ve en la foto en su segundo enlace es (parcialmente) vapor de agua condensado , es decir, niebla (o niebla). La niebla contiene gotas de agua diminutas y discretas y la luz rebota en su superficie en direcciones aleatorias, provocando la visibilidad.

El vapor de agua, por el contrario, solo contiene moléculas libres, demasiado pequeñas para que la luz rebote, por lo que el vapor de agua pura (sin condensación) es invisible, como la mayoría de los gases (algunos gases son transparentes pero coloreados como el cloro gaseoso).

Los comentarios no son para una discusión extensa; esta conversación se ha movido a chat .
Gert, cuando dices que la luz rebota en las gotas de agua, ¿es toda la longitud de onda de la luz? Quiero decir, el espectro visible rebota claramente, pero ¿el IR también se dispersa en las gotas de agua?

El problema es causado por las definiciones de vapor y vapor en la física y en el lenguaje común.

La definición física de vapor de agua y vapor es la fase gaseosa del agua . En lenguaje común es "la nube blanca sobre la olla con agua tibia cuando hace frío allí" .

Tome una tetera de vidrio y póngala en una estufa y hierva el agua en ella.

Verá burbujas creciendo en el fondo y desapareciendo en el volumen de agua. Esas burbujas solo contienen vapor de agua. Si alcanza la temperatura de ebullición en todo el volumen, tales burbujas dejarán de desaparecer y correrán hacia la parte superior donde explotarán.

También verás que esas burbujas son incoloras en lugar de ser blancas o grises. Eso significa que están llenos de gas incoloro (invisible) - vapor de agua.

Una vez que revientan, el vapor deja el agua caliente que lo rodea y entra en el aire más frío donde se disuelve hasta que alcanza el punto de saturación y no se puede disolver más vapor de agua, por lo que se condensa. Encima de la tetera forma "vapor", en el exterior forma niebla y nubes. Se condensa en cualquier interfaz que pueda (tapa, polvo, gotas de agua) y forma una mezcla de aire húmedo y gotas de agua. Ambas fases son incoloras, pero debido a los diferentes índices de refracción, la luz se rompe allí y se puede ver una nube blanca (gris) de vapor.

Al observar el vapor que sale de la tetera, puede ver que se desvanece. Es causado por gotitas de alta temperatura que alcanzan el aire no saturado, se evaporan nuevamente y forman una fase incolora: aire húmedo.

La burbuja se forma cuando (una pequeña cantidad) de agua líquida se vuelve gaseosa, la burbuja contiene solo agua. No hay gases, solo contiene vapor de agua. Cuando la burbuja revienta, el vapor que contiene se liberará a la mezcla de gases llamada aire y se difundirá en ella (aumentando la humedad absoluta). Si no era agua sino cloro líquido, el cloro gaseoso se difundirá en su lugar (aumentando su concentración en el aire). Si fuera un bloque de hielo seco, se libera gas de dióxido de carbono y se disuelve en el aire.

Cuando la temperatura está por debajo del punto de rocío (impulsado por la humedad y la presión), el contenido de agua en el aire (sobre)saturado se condensará. En caso de agua hirviendo, la humedad cambia (aumenta) y, por lo tanto, el agua en el aire se condensa y forma la nube de vapor opaco blanco. En caso de cloro, verá una nube amarilla transparente. En caso de hielo seco el calor consumido para calentar el bloque y evaporar el dióxido de carbono provoca disminución de la temperatura del aire húmedo en el entorno. Cuando la temperatura desciende por debajo del punto de rocío, el agua se condensará y verá una nube blanca y opaca.

La nube de vapor es blanca porque el agua no absorbe la luz de una longitud de onda específica (color). Es opaco debido a la gran cantidad de pequeñas partículas que son redondas o están orientadas al azar. Por lo tanto, reflejan la luz en direcciones aleatorias. Nube hecha de sulfato de cobre, C tu S O 4 × 5 H 2 O , el polvo será azul (debido a la absorción selectiva de la luz) y opaco (debido a la dispersión de la luz).

Supongamos que tenemos un pequeño volumen de vapor de agua caliente solo rodeado de aire frío y húmedo.

  • La temperatura se igualará a través de la disipación de calor.
  • El vapor de agua se difundirá en el aire húmedo.

Lo que observará depende en gran medida de la(s) temperatura(s), la presión y los volúmenes. Si la humedad del aire es lo suficientemente baja, el agua se disolverá sin ningún efecto. Si la humedad es lo suficientemente grande, la temperatura en el vapor de agua y cerrar el borde puede caer por debajo del punto de rocío y, debido al estado de sobresaturación, el vapor puede condensarse y liberar otro calor (entalpía de condensación). Esto formará la nube visible. Luego, las gotas de agua se difunden en el aire y pueden evaporarse (y consumir la misma cantidad de calor que se liberó durante la condensación) o disiparse en el volumen. En ambos casos la nube se volverá indistinguible del resto del volumen.

Entonces, ¿estos gases se convierten en burbujas y cuando explotan se convierten en vapores de agua? y luego estos vapores de agua "invisibles y calientes" se mezclan con el aire y forman una niebla? y porque el agua es una superficie brillante, la luz se dispersa y podemos ver la niebla? Pero tengo una pregunta, ¿qué sucede si hay una pequeña cantidad de vapor de agua caliente mezclada con aire frío? ¿Se podría seguir mostrando la pequeña cantidad sin importar la cantidad de agua pequeña que se mezcle, ya que la luz puede dispersar el agua?
No, las burbujas se llenan solo con vapor de agua. Cuando revientan, se libera vapor al aire.
Eso es lo que quiero decir. Sin embargo, mis otras preguntas aún se aplican ... ¿Puede responderlas? Gracias.
@OkamaKsakas No puede mezclar un poco de vapor de agua caliente con aire frío: se enfriará de inmediato y se condensará. Sin embargo, puede tener vapor de agua fría mezclado con "aire frío" muy bien; eso es lo que ve en todas partes a su alrededor. Cuando todo el vapor de agua en el aire ("humedad") se condensa (como cuando el aire caliente es golpeado por una ráfaga de viento frío o por una caída en la presión), se forma una niebla.
Sugiero cambiar el sulfato de cobre por una sustancia que realmente se pueda evaporar y tenga vapor coloreado, por ejemplo, yodo I2. El sulfato de cobre es una sal que se descompone a alta temperatura. Además, el color azul del CuSO4·5H2O proviene de la hidratación del C tu 2 + , el anhidrato CuSO4 es incoloro. En general, no es una apuesta muy segura extrapolar el color de un líquido (y mucho menos una solución) al color del gas (aparte de que hay muchas sustancias que son incoloras para el ojo humano tanto en forma líquida como gaseosa). ).
@cbeleites Buenos puntos, pero pensé en C tu S O 4 ⋅ 5 H 2 O polvo en lugar de gas. Se menciona el caso del gas coloreado con el cloro.

Su pregunta es en parte una pregunta de idioma . El lenguaje natural es terriblemente impreciso y ambiguo. Esta es la razón subyacente por la que todas las ciencias desarrollan su propia terminología.

En este caso, dos de los cuatro significados enumerados por Merriam-Webster para vapor son, lamentablemente, casi opuestos entre sí.

Concretamente:

  • Sí, las nubes blancas que ves son "vapor" en el lenguaje cotidiano, como todos los adultos se complacen en señalar a un niño de tres años. Esta es la primera definición en la entrada de Merriam-Webster sobre vapor:

    Materia difusa (como humo o niebla) suspendida flotando en el aire y deteriorando su transparencia.

    Este "vapor" es una niebla, como las nubes: Diminutas gotas de fluido suspendidas flotando en el aire.

  • No, lo que ves enfáticamente no es "vapor" en el sentido científico. Científicamente, el vapor se define como

    una sustancia en estado gaseoso a diferencia del estado líquido o sólido

    como la segunda definición de vapor en los estados de Merriam-Webster. Para saber qué es un gas podemos mirar su artículo de Wikipedia:

    Un gas puro puede estar formado por átomos individuales (p. ej., un gas noble como el neón), moléculas elementales formadas por un tipo de átomo (p. ej., oxígeno) o moléculas compuestas formadas por una variedad de átomos (p. ej., dióxido de carbono).

    El vapor de agua, es decir, el agua en estado gaseoso, consiste en consecuencia en moléculas de agua individuales que no reflejan o (a esta escala) absorben o dispersan significativamente la luz visible debido a su pequeño tamaño. Debido a que la niebla visible, o las nubes, sobre el agua hirviendo, que se denominan "vapor" en el lenguaje cotidiano, consisten en pequeñas gotas de agua fluida (¡no gaseosa!), no son "vapor" en este sentido científico. Paradójicamente, el vapor de agua en el sentido científico es exactamente lo que no ves en la imagen.

+1 para "el lenguaje es terriblemente preciso y ambiguo". por eso tenemos herramientas como cálculo lambda y matemáticas. y abogados
@WalrustheCat ITYM impreciso .
jaja si y propenso a errores de usuario.

Casi todos los gases se pueden condensar en un líquido a cierta temperatura, y casi todos los líquidos se pueden "evaporar" como un gas ※ . Es solo que algunos pasan por esta transformación a alta temperatura y otros a baja temperatura.

El punto de transición del agua (a la presión del nivel del mar) es de 100 grados C, por lo que la mayoría de las veces la experimentas como un líquido. El oxígeno, por otro lado, hierve a -183 °C, por lo que solo se ve el líquido cuando se condensa con un equipo especial.

Pero por debajo de su punto de ebullición, el agua aún se evapora en el aire en cantidades relativamente pequeñas, hasta que se alcanza el "punto de saturación" para una temperatura y presión determinadas. (De esto es de lo que hablan los meteorólogos cuando hablan de "porcentaje de humedad".) Cuando el agua está cerca del punto de saturación (cerca del "100 por ciento de humedad"), cambia de líquido a gas, y así pequeñas gotas de agua pueden terminar suspendido en el aire. Son estas pequeñas gotas las que ves en la niebla, las nubes, el "vapor" que sale de una tetera, etc.

※ Digo "bastante" porque algunos materiales pueden pasar por una transformación química de algún tipo antes de alcanzar su "punto de ebullición".

¿Presión no significa fuerza? No entiendo qué significa "para una presión (fuerza) dada". ¿Cómo afecta la presión al punto de saturación? Sé que a una temperatura específica, como 100C, el agua estaría hirviendo. Y el punto de saturación es el porcentaje de humedad. Entendí de ti.¿Cómo se suspende waer en el aire, no significa suspender mezcla?
Bueno, cerca de la orilla del mar el agua hierve a 100°C. En el Himalaya, a 8 km sobre el nivel del mar, el agua hierve a una temperatura mucho más baja. El punto de saturación significa 100 % de humedad relativa: no puede agregar más vapor de agua a la fase gaseosa. Si tiene una HR del 50%, significa que el aire contiene la mitad de su capacidad de vapor de agua a la temperatura y presión dadas. A mayor temperatura, mayor capacidad, a menor presión, mayor capacidad.
Ah, entonces lo que entendí es que, el porcentaje de humedad es un punto alcanzado donde el gas se vuelve líquido nuevamente y el líquido se vuelve gas, lo que significa una mezcla de condensación y evaporación, ¿no? y ¿Cómo cambia de líquido a gas? ¿Es una regla establecida como porcentaje de humedad? ¿Tampoco entiendo cómo sucede la suspensión (mezcla) del agua con el aire? te refieres a los vapores de agua? ¿O hay algún problema con mi definición de suspender? Lo siento si lo hay, la definición parece mucho más complicada en Google de lo que realmente es.
@OkamaKsakas: piénselo: cuando se condensa un poco de agua gaseosa en el aire, debido a que las condiciones rondan el 100% de humedad, primero se condensará en pequeñas gotas de agua. Cuando esto sucede, el agua emitirá una pequeña cantidad de calor y, por lo tanto, la humedad relativa (que depende en parte de la temperatura) disminuirá. Entonces te quedas con pequeñas gotas de agua en el aire, cambiando de un lado a otro. Eventualmente, la gravedad las empujará hacia el suelo, pero los movimientos aleatorios del aire (algunos por el calor emitido) tenderán a mantener las gotas suspendidas. Piense en el "movimiento browniano".
@OkamaKsakas Siempre hay una mezcla de condensación y evaporación: no es como si tuviera una gran cantidad de agua que es 100% líquida y eso es todo. Ponga un vaso de agua sobre una mesa y se evaporará "espontáneamente". Al mismo tiempo, el vapor de agua en el aire tenderá a condensarse fuera del aire. Ahí es donde entra la humedad: cuanto mayor es la humedad relativa, más agua se "devuelve" a la fase líquida, por lo que más lenta es la evaporación efectiva (¿por qué se concentra esto alrededor del vidrio? Porque hace frío y se enfría más por la evaporación, que reduce la cantidad de agua que puede contener el aire).
@OkamaKsakas Esto es cierto para cualquier proceso termodinámico, en realidad, siempre es una calle de dos vías, y simplemente modificamos qué lado tiene la ventaja. Por ejemplo, podemos disolver azúcar en agua caliente hasta el punto en que ya no se pueda disolver: la solución está saturada. Pero lo que realmente sucede es que las "moléculas" individuales siguen entrando y saliendo de la solución al mismo ritmo. Cuando enfría el agua, la "solución" se vuelve más lenta y el azúcar comienza a precipitarse fuera de la solución a granel, formando cristales.

Cuando la molécula de agua cambia a vapor en un entorno ideal, es invisible a simple vista. En el estado de condensación, las moléculas reflejan los rayos de luz por el principio de flexión, por lo tanto, podemos observar esta condensación de vapor como un efecto de humo de velo.

¿Cómo no se ven los vapores de agua?
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