La evaporaci n ocurre cuando part culas de un l quido alcanzan su superficie y poseen suficiente energ a para escapar, transform ndose en parte del gas que denominamos vapor. Para que esto sea posible, algunas part culas deben tener la energ a necesaria para superar las fuerzas de atracci n que existen entre las mol culas del l quido. Esta energ a es principalmente energ a cin tica, por lo que su escape depende de que su velocidad supere un umbral m nimo.

(ID 15289)

La fase gaseosa del agua corresponde a lo que se denomina el vapor de agua. Esta se crea cuando las mol culas de agua adquieren suficiente energ a cin tica para escapar de la fase l quida y comienzan a moverse en el espacio sobre el l quido. Peri dicamente, las mol culas en estado gaseoso chocan nuevamente contra la superficie del l quido y son capturadas, volviendo al estado l quido.

A medida que aumenta el n mero de mol culas en estado gaseoso, tambi n aumenta el n mero de mol culas que regresan al estado l quido. Este proceso contin a hasta que se alcanza un equilibrio entre las mol culas que abandonan el l quido y las que son reabsorbidas. En esta situaci n, se dice que el espacio sobre el l quido est saturado.

(ID 1010)

La variación de volumen en cambio de fase ($\Delta V$), al cambiar de fase de un l quido a un gas, se puede expresar como:

$\Delta V = V_{\text{gas}} - V_{\text{l quido}}$

Dado que el volumen del gas es significativamente mayor que el del l quido,

$V_{\text{gas}} \gg V_{\text{l quido}}$

podemos aproximar:

$\Delta V \approx V_{\text{gas}}$

Debido a que el vapor de agua exhibe un comportamiento similar al de un gas ideal, podemos afirmar que con los valores de la constante universal de los gases ($R_C$), el número de moles ($n$), la temperatura absoluta ($T$) y la presión de vapor de agua no saturado ($p_v$):

por lo que la variación de volumen en cambio de fase ($\Delta V$) es

$\Delta V = \displaystyle\frac{nRT}{p_v}$

(ID 3185)

Utilizando la ecuaci n de Clausius-Clapeyron para el gradiente de la presión ($p$) en relaci n con la temperatura absoluta ($T$), que depende de el calor latente ($L$) y la variación de volumen en cambio de fase ($\Delta V$):

En el caso del cambio de fase de l quido a gas, podemos suponer que el cambio de volumen es aproximadamente igual al volumen del vapor, por lo que podemos utilizar la ecuaci n de los gases con el número de moles ($n$), el volumen ($V$), la constante universal de los gases ($R_C$) y la presión ($p$):

Dado que la ecuaci n de Clausius-Clapeyron se puede expresar como:

$\displaystyle\frac{dp}{dT}=\displaystyle\frac{L}{n}\displaystyle\frac{p}{R T^2}$

Donde el calor latente molar ($l_m$) ($l_m = L/n$) representa el cambio de entalp a en el cambio de fase $\Delta h$ (la energ a necesaria para formar el agua), finalmente obtenemos:

$\displaystyle\frac{dp}{dT}=l_m\displaystyle\frac{p}{RT^2}$

Si integramos esta ecuaci n entre la presión de vapor de agua saturado ($p_s$) y la presi n en el punto $p_0$ a la temperatura $T_0$, obtenemos:

$p_s=p_0e^{l_m/RT_0}e^{-l_m/RT}$

Si evaluamos esta expresi n con los datos del punto cr tico:

$p_{ref}=p_0e^{l_m/RT_0}$

Finalmente, tenemos:

(ID 15767)

La relaci n entre la humedad relativa ($RH$) con la concentración de moleculas de vapor de agua ($c_v$) y ERROR:4952,0 se expresa como:

y relacionando la presión ($p$) con la concentración molar ($c_m$), la temperatura absoluta ($T$) y la constante universal de los gases ($R_C$) se obtiene:

Esto se aplica a la presi n de vapor de agua, donde:

$p_v = c_v R T$

y a la presi n saturada de vapor de agua:

$p_s = c_s R T$

Lo que resulta en la siguiente ecuaci n:

(ID 15768)

(ID 15347)

La masa evaporada ($\Delta m$) se define utilizando el calor latente ($L$) y el calor de cambio de fase ($\Delta Q$) de la siguiente manera:

(ID 3200)

En muchas ocasiones, no se dispone del calor latente molar, sino del calor latente que se expresa, por ejemplo, en Joules por kilogramo (J/kg). Dado que la ecuaci n de presi n de vapor trabaja con el calor latente molar, es necesario convertir el calor latente en calor latente molar. Como este ltimo se refiere a la cantidad por mol, simplemente dividimos el calor latente ($L$) por la masa molar ($M_m$) para obtener el calor latente molar ($l_m$):

En el caso del agua, el calor latente de evaporaci n es del orden de $L\sim 2.256\times 10^6 J/kg$, mientras que la masa molar es $M_m\sim 18 g/cm^3 = 0.018 kg/m^3$. De esta manera, obtenemos un calor latente molar de $L_m\sim 40600 J/mol = 40.6 kJ/mol$.

(ID 9273)

La variaci n del volumen entre el material en dos estados distintos puede expresarse en moles

para obtener un indicador caracter stico del material.

(ID 12823)

La presión de vapor de agua saturado ($p_s$) se puede calcular utilizando la presión de referencia ($p_{ref}$), la constante universal de los gases ($R_C$), la temperatura absoluta ($T$) y el calor latente molar ($l_m$) de acuerdo con la siguiente f rmula:

(ID 3182)

La presión ($p$), el volumen ($V$), la temperatura absoluta ($T$), y el número de moles ($n$) est n relacionados por la siguiente ecuaci n:

donde la constante universal de los gases ($R_C$) tiene el valor de 8.314 J/K mol.

(ID 3183)

La presión ($p$), el volumen ($V$), la temperatura absoluta ($T$), y el número de moles ($n$) est n relacionados por la siguiente ecuaci n:

donde la constante universal de los gases ($R_C$) tiene el valor de 8.314 J/K mol.

(ID 3183)

La humedad relativa ($RH$) se puede expresar en t rminos de la presión de vapor de agua no saturado ($p_v$) y la presión de vapor de agua saturado ($p_s$) de la siguiente manera:

(ID 4478)

La presión ($p$) se puede calcular a partir de la concentración molar ($c_m$) utilizando la temperatura absoluta ($T$) y la constante universal de los gases ($R_C$) de la siguiente manera:

(ID 4479)

La presión ($p$) se puede calcular a partir de la concentración molar ($c_m$) utilizando la temperatura absoluta ($T$) y la constante universal de los gases ($R_C$) de la siguiente manera:

(ID 4479)

La relaci n entre la concentración de moleculas de vapor de agua ($c_v$) y ERROR:4952,0 se llama la humedad relativa ($RH$). En otras palabras, cuando se alcanza una humedad relativa del 100%, la concentraci n existente ser igual a la concentraci n saturada.

(ID 3175)