Fisica General Burbano

322 EL CALOR Y SUS EFECTOS
Fig. XV-13.– Un líquido y su vapor
(moléculas rápidas que escapan del
líquido pudiéndose proyectar otra
vez a su interior).
Fig. XV-14.– Si tantas moléculas
como escapan del líquido se incorporan
al mismo existirá un equilibrio
dinámico, y decimos que «el ambiente
está saturado a esa temperatura».
Si todas las moléculas de un líquido tuvieran la misma velocidad nos sería imposible explicar el
fenómeno de vaporización, pues en tanto las moléculas no adquiriesen la energía necesaria, ninguna
pasaría a la fase de vapor, y a una temperatura determinada todas pasarían a transformarse
en vapor al mismo tiempo.
Al ser las moléculas que se escapan «las más energéticas», el promedio de energía de las que
quedan en el líquido será menor que el que exista antes de escapar aquéllas. Por tanto, el líquido
se enfría durante la evaporación.
Las moléculas «escapadas» puede ocurrir que choquen con el gas que se encuentran en las
proximidades de la superficie del líquido o con otras del mismo líquido ya escapadas de él y que
también se encuentran en las proximidades de su superficie; entonces puede ocurrir que por efecto
de este choque cambien el sentido de su velocidad volviendo a introducirse en el líquido frenando
de esta forma el proceso de enfriamiento: «soplando» sobre la superficie de un líquido,
apartando las moléculas ya evaporadas, disminuimos la probabilidad de choque y por tanto aumenta
la rapidez del proceso de enfriamiento.
Si tapamos el recipiente en donde se verifica la evaporación (Fig. XV-14), irá aumentando la
cantidad de moléculas en el espacio que tenemos sobre el líquido. Los choques entre las moléculas
de vapor irán en aumento tanto entre sí como con las paredes del recipiente y con la superficie libre
del líquido, aumentando por consiguiente la presión. Algunas de las moléculas de vapor serán
captadas por el líquido. Llegado el momento en que tantas moléculas como escapan del líquido se
incorporan al mismo, existe un equilibrio dinámico y decimos que el ambiente está saturado «a esa
temperatura». La presión que ejerce el vapor a esa temperatura la llamamos presión de saturación
o TENSIÓN MÁXIMA DE VAPOR y es característica para cada líquido, dándonos la medida de su tendencia
de escape para abandonar el líquido.
XV – 22. Evaporación en el vacío
Todo líquido se evapora en el vacío hasta que la presión ejercida por su vapor alcanza el valor
de la tensión máxima. Ello nos proporciona un procedimiento para medir esta última.
Se emplea un dispositivo análogo al empleado en la experiencia de Torricelli (párrafo XIII-4).
En la parte superior del tubo invertido y sobre el mercurio queda un espacio vacío, que va a servir
de cámara de evaporación. Con una pipeta de punta curva se introduce por la parte inferior del
tubo una gota de líquido que sube a la superficie interior del mercurio por su menor densidad y se
evapora; se van introduciendo, de la misma forma, sucesivas gotas hasta que una de ellas no se
evapore, quedando líquida sobre la superficie del mercurio. La presión que ejerce el vapor hace
descender el nivel interior. La diferencia de alturas barométricas, antes y después de la experiencia,
nos mide, en milímetros de mercurio, la tensión máxima de vapor.
«Hechas experiencias con el mismo líquido a diversas temperaturas se observa, al crecer éstas,
un aumento de la tensión máxima de vapor».
XV – 23. Cálculo de la masa de un vapor
Conocida la presión p que un vapor ejerce dentro de un recinto de volumen V, la masa de vapor
existente en él viene dada (párrafo XIV-20) por:
pt
T0
pt
M = Vr= Vr0
= Vr
p T
0 760
0
273,
16
273,
16 + t
en la que p t
debe estar medida en mm de Hg. La presión del vapor p t
es la tensión máxima, cuando
el vapor esté a saturación. Al crecer la tensión con la temperatura, la masa de vapor saturante
que llena un recinto aumenta, también, con ella.
XV – 24. Evaporación en el seno de un gas
La evaporación de un líquido en el seno de un gas ofrece las mismas características que en el
vacío.
«Un líquido se evapora en el seno de un gas hasta que la presión ejercida por su propio vapor
alcanza el valor de la tensión máxima».
La presión total, suma de las presiones parciales (Ley de Dalton, párrafo XIV-19) no influye en
la masa del líquido evaporado, sino únicamente en la velocidad de evaporación (masa de líquido
transformada en vapor en un segundo), que está regida por las siguientes leyes:
«La velocidad de evaporación de un líquido es directamente proporcional a su superficie
(S) y a la diferencia entre su tensión máxima (f) y la presión de su vapor (p), y es inversamente
proporcional a la presión total del gas que existe sobre él (H)».
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KS ( f − p)
v =
H