Fisica General Burbano

CAMBIOS DE ESTADO 321
representa el ascenso de temperatura del líquido conforme recibe calor; b el estacionamiento de la
temperatura durante el proceso de la ebullición y la c el calentamiento del vapor en una vasija cerrada.
El enfriamiento del vapor en vasija cerrada, quedaría representado por el mismo diagrama
(ramas c, b y a, sucesivamente) correspondiendo la b al proceso de licuefacción a temperatura
constante y la c y a los enfriamientos de vapor y líquido respectivamente.
XV – 18. Calor de vaporización
CALOR LATENTE DE VAPORIZACIÓN (l v
) de una sustancia es el número de calorías necesarias
para vaporizar la unidad de masa sin variar la temperatura.
La cantidad de calor para vaporizar M unidades de masa de una sustancia sin variar su temperatura,
es:
PROBLEMAS: 16al 19.
Q = Ml v
XV – 19. Variación de la temperatura de ebullición con la presión
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El agua hierve a 100 ºC si la presión es 760 mm. Si la presión es mayor que 760 mm a más de
100 ºC, si la presión es menor de 760 mm a menos de 100 ºC. En los lugares a mayor altura que
el nivel del mar, al ser la presión menor de 760 mm, la temperatura de ebullición del agua es menor
que 100 ºC.
Estas variaciones de la temperatura de ebullición con la presión, estudiadas ya en la interpretación
de la fórmula de Clapeyron, puede expresarse gráficamente en un diagrama (p, t) dando
siempre curvas crecientes a cuya derecha está la región representativa del vapor y a la izquierda
del líquido (Fig. XV-11. Razonamiento idéntico al del párrafo XV-13).
Una aplicación muy interesante de la influencia de la presión en el punto de ebullición son los
AUTOCLAVES, utilizados en Medicina para esterilizar objetos y en Química para producir ciertas reacciones.
Son calderas, cerradas herméticamente (Fig. XV-12) provistas de un Manómetro (M) y de
una Válvula (V) de seguridad regulable. Se coloca agua en su interior y se calienta. El vapor irá
aumentando la presión hasta que adquiera la fuerza necesaria para abrir la válvula, que habremos
regulado previamente. Podremos pues, tener temperaturas superiores a 100 ºC, sin más que ajustar
la válvula a la presión correspondiente. Así es como tenemos la seguridad de la esterilización,
pues hay microorganismos que a 100 ºC todavía pueden conservar la vida debido a que se recubren
de una especie de cápsula resistente (esporulación).
Debido a este retardo en el punto de ebullición, se consiguen en las máquinas de vapor temperaturas
y presiones muy altas, que elevarán la potencia de esas máquinas. En este mismo fenómeno
se fundan las llamadas «Ollas-exprés».
XV – 20. Vapores saturantes. Tensión máxima de vapor
Un vapor está en estado de saturación cuando la atmósfera que lo contiene no admite mayor
cantidad de vapor. Llamamos TENSIÓN MÁXIMA DE VAPOR (f) a la presión que ejerce el vapor
en estado de saturación.
Como consecuencia de estas definiciones se puede afirmar que «un líquido se evapora cuando
la presión ejercida por su propio vapor es menor que su tensión máxima», ya que entonces la
atmósfera que hay sobre el líquido no está saturada de vapor.
«El equilibrio entre el líquido y vapor se establece cuando la presión ejercida por este último es
igual a la tensión máxima», pues entonces se ha llegado a la saturación. El equilibrio obtenido es
dinámico, habiendo constante evaporación, pero licuándose, al mismo tiempo, tanto vapor como
líquido evaporado.
XV – 21. Interpretación cinético-molecular de la vaporización
Si se suministra energía calorífica a un líquido, se incrementa la energía cinética media de sus
moléculas. Las moléculas se mueven más rápidamente y sobre más larga distancia, lo que hace
que el líquido aumente de volumen (Dilatación). Al seguir incrementando la temperatura, las
moléculas se mueven todavía más deprisa.
Como vimos en la teoría cinético-molecular de los gases, la «energía cinética media», es una
función de la temperatura, pero ya sabemos que no todas las moléculas individualmente poseen la
misma velocidad. Lo mismo que en un batallón de mil soldados son pocos los que tienen la misma
talla mínima (1,55 m, por ejemplo) y también son muy pocos los que miden más de 1,90 m,
siendo en proporción mucho más numerosos los de tallas comprendidas entre 1,65 m y 1,75 m;
en las moléculas de un líquido también son relativamente pocas las que tienen una gran energía
cinética. Las de este tipo (excepcionalmente rápido), serán las que moviéndose cerca de la superficie,
escaparán del líquido debido a su energía, proyectándose al espacio exterior como molécula
de vapor.
Fig. XV-11.– Variaciones de la temperatura
de ebullición del agua con
la presión.
Fig. XV-12.– Esquema de un autoclave.