Fisica General Burbano

324 EL CALOR Y SUS EFECTOS
MASA DE VAPOR DE AGUA
EN AIRE SATURADO
TEMPERATURA
(ºC)
00
05
10
15
20
25
30
35
40
M s
(g H 2
O/m 3
de aire)
04,85
06,80
09,40
12,80
17,30
23,10
30,35
39,55
50,10
Fig. XV-16.– Punto triple.
Fig. XV-17.– Licuefacción por comprensión
del agua.
cuya superficie externa se empaña al llegar a la saturación. Un termómetro, cuyo depósito está rodeado
del vapor de éter, indica la temperatura del punto de rocío.
El PSICRÓMETRO es un aparato constituido por dos termómetros; el depósito de uno de ellos está
constantemente humedecido por agua que, ascendiendo por una mecha, moja una muselina que
lo envuelve y, por efecto de evaporación su temperatura desciende. En función de la diferencia de
temperaturas del termómetro seco y húmedo y de la temperatura del seco, se determina el estado
higrométrico.
XV – 28. Mecanismo de la ebullición
Una de las formas de la vaporización es la EBULLICIÓN: paso del líquido a vapor en toda la masa
líquida a temperatura constante.
Imaginemos una burbuja muy próxima a la superficie de un líquido; ella hace de cámara de
evaporación y en su interior se produce vapor hasta alcanzar una presión igual a la tensión máxima
a la temperatura de la experiencia. Si la presión externa es mayor que la interna (tensión máxima)
la burbuja se comprime y el vapor se licúa; pero si las dos presiones se igualan la burbuja revienta
y el fenómeno de la ebullición se produce.
«Para que un líquido hierva es necesario que la tensión máxima de su vapor sea igual a la
presión que soporta».
Es de hacer observar que una burbuja situada en el interior de un líquido soporta, además de
la presión externa, la hidrostática correspondiente a la capa de líquido que hay sobre ella y, en
consecuencia, para que el fenómeno de la ebullición se verifique en tal lugar, necesita una mayor
presión interna (mayor tensión de vapor) lo que obliga a la existencia de una mayor temperatura
conforme aumenta la profundidad en el líquido hirviendo.
Las temperaturas de ebullición se observan siempre, en evitación de estas variaciones, en el
vapor que está en contacto con la superficie del líquido.
Un líquido hierve, a la presión normal, cuando su tensión máxima es 760 mm; el agua adquiere
tal tensión a 100 ºC. Una disminución de presión lleva consigo un descenso de la temperatura
de ebullición, ya que la tensión máxima a adquirir es menor. Al aumentar la presión aumenta la
temperatura de ebullición.
XV – 29. Curvas de estado. Punto triple
Reuniendo en un solo gráfico las curvas de fusión y ebullición, se obtiene el diagrama de la
Fig. XV-16. A una presión p y a temperatura t 1
el cuerpo es sólido; si lo calentamos sin variar la
presión, aumenta la temperatura, y al llegar a la t 2
el cuerpo funde; terminada la fusión, si se sigue
comunicando calor, la temperatura del líquido se eleva (t 3
) hasta que llegando a t 4
rompe a hervir;
terminada la ebullición en vasija cerrada el vapor se calienta (t 5
). Partiendo de esta temperatura, el
enfriamiento isobárico produce los cambios inversos, representando, en este caso, t 4
y t 2
las temperaturas
de licuefacción y solidificación.
Si la presión es p′ y la temperatura inicial t 6
el calentamiento del sólido le hace llegar a la temperatura
t 7
en que se verifica la sublimación.
Siendo la presión p′′ al elevar la temperatura del cuerpo en estado sólido se llega a un punto
P, a temperatura t 8
, en que coexisten los estados sólido, líquido y vapor (PUNTO TRIPLE). Cuando la
presión del punto triple (característica de la sustancia) es mayor que la atmosférica, el cuerpo sublima
a la presión normal (yodo).
Por debajo del punto triple P, la CURVA DE SUBLIMACIÓN se prolonga hasta cero absoluto en donde
se anula la presión. La CURVA DE FUSIÓN se eleva casi verticalmente, lo que indica que la temperatura
del punto triple es muy próxima a la de fusión a la presión normal. Para el agua esta curva
es descendente (casi vertical) como se indica en la Fig. XV-16 en línea de trazos. La CURVA DE VAPO-
RIZACIÓN se eleva a partir del punto triple cada vez más rápidamente y termina en el punto crítico C;
para temperaturas mayores que t c
el cuerpo no se licúa al aumentar la presión. Como volveremos a
comentar en la cuestión XV-32, la línea Ct c
marca la diferencia entre gases y vapores.
C) LICUEFACCIÓN DE GASES. ECUACIÓN DE VAN DER WAALS
XV – 30. Licuefacción por compresión
Sin modificar la temperatura de un vapor se puede conseguir la licuefacción por un aumento
de presión. Si en un cilindro graduado, cerrado con un émbolo y provisto de un manómetro, para
realizar la medida de la presión, se tiene vapor de agua a 100 ºC y presión menor de una atmósfera
(rama 1 de la Fig. XV-17) no hay formación de líquido al comprimir; al disminuir el volumen
aumenta la presión interna y cuando llegue a adquirir el valor de una atmósfera (tensión máxima
del vapor de agua a 100 ºC) comenzará la licuefacción. (La rama 1 del gráfico representa ese aumento
de presión al disminuir el volumen). Una vez comenzado a licuar el vapor, la presión no
varía aunque se disminuya el volumen, pues mientras subsiste el equilibrio, la presión que ejerce el
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