Foro CPI: Evaporación
Hoy, una pregunta que nos ha llegado varias veces y por varias vías.
Dani nos pregunta:
Hola, amigos de CPI.
Desde hace bastante tiempo existe una duda que, por más que lo he intentado, no he sido capaz de resolver ni buscando por la red ni en los libros de ciencia. Estoy seguro de que la respuesta ha de ser de lo más sencillo, pero aún así se me sigue resistiendo:
Se supone que el agua pasa de estado líquido al estado gaseoso aproximadamente a unos 100 grados centígrados. A menor temperatura, el agua permanecerá en estado líquido (o sólido, si la disminuímos demasiado), y pasando de ésta, se volverá gaseosa.
Bien, mi pregunta es la siguiente: si dejamos un recipiente con agua a temperatura ambiente, ésta acaba por evaporarse con el tiempo. ¿Cómo se produce ésta evaporación? ¿Llega el agua realmente a 100 grados centígrados de alguna manera o la evaporación del agua se produce por algún otro mecanismo?
Muchas gracias por vuestra atención.
Esta pregunta también apareció en el foro, donde Adama la formulaba en términios casi idénticos:
Si el punto de evaporación del agua es 100ºC porqué se evapora el agua en el mar. Lo he pensado varias veces y no acabo de entenderlo.
chel, también en el foro, haciá una introducción Luthieresca a la misma pregunta:
La bella y graciosa moza marchose a lavar la ropa,
la mojó, la mojó, la mojó en el arroyuelo,
y cantando la lavó.
La frotó sobre una piedra, la colgó de un abedul.Tras esta introducción Lutheriana, tenemos la ropa mojada, empapada, colgando de un abedul, pero la pregunta es: ¿cómo se seca la ropa?
si es un día ventoso, entiendo que el insistente vendaval acabe arrastrando todas las partículas de agua, pero si es un día soleado, lo suyo es que el agua se evapore, peeeeeero, y he aquí el quid de la cuestión, el punto en el que el agua decide dejar de ser líquido para pasar a ser un gas es aproximadamente 100ºC, así a ojo de inexperto y simplemente haciendo el básico experimento de tocar la ropa una vez colgada, esta no esta a 100ºC ni de coña, si no la pobre moza se escaldaría, así que…. ¿cómo naranjas se seca la ropa?
Y la solución que dimos en equipo:
Es una pequeña confusión de términos. Una cosa es evaporarse y otra es hervir.
El agua siempre se está evaporando. Por eso se seca el pelo sin secador, se seca el suelo tras fregar… Siempre que haya un líquido en contacto con aire, las moléculas de la superficie del líquido irán, aleatoriamente, desprendiéndose de la superficie. O sea, que el mar se evapora porque todo líquido se evapora. ¿Cómo ocurre esto? Un líquido está formado por muchas moléculas (del orden de cuatrillones: 1024 o 1.000.000.000.000.000.000.000.000 en un vaso de agua), débilmente unidas entre ellas. Si estuvieran fuertemente unidas tendríamos un sólido y si no estuvieran unidas tendríamos un gas. Sucede que estas moléculas vibran, giran y se están golpeando unas a otras todo el rato, en una inmensa pista de coches de choque en miniatura y tridimensional. De vez en cuando, una molécula de la superficie del líquido recibe unos cuantos choques seguidos en la misma dirección, lo que hace que aumente su energía y pueda romper los enlaces que la atan a las demás, saliendo del líquido yéndose. Esa molécula se acaba de evaporar. Cuantos más choques haya, más fácil es que las moléculas se evaporen. Pero no es necesario que el líquido se encuentre a su temperatura de ebullición.
En cuanto al hervor, que ese sí que ocurre a 100 ºC a nivel del mar para el agua (en Madrid, por ejemplo, creo que son 98,6 ºC), un líquido hierve cuando su presión de vapor se iguala con la presión del aire. La presión de vapor de un líquido podemos definirla así:
Mete en un frasco algo de agua a 25 ºC por ejemplo, ciérralo y extrae todo el aire, de modo que sólo quede el agua y vacío. El agua empieza a evaporarse por lo que hemos visto antes. Llega un momento en que el frasco está tan saturado de vapor de agua que ya no se evapora más. Es decir, que hay tantas moléculas saliendo del agua por los choques como las que etán entrando desde la parte del vaso que no tiene líquido. Mide la presión de ese vapor de agua y ya tienes la “presión de vapor del agua” a 25 ºC. Si el agua estuviera más caliente, se evaporará más y la presión de vapor será mayor. Con nuestra atmósfera, resulta que la presión de vapor del agua se iguala a la del aire a 100 ºC (más o menos, dependiendo de la altura y la presión atmosférica). Y por eso el agua empieza a hervir a 100 ºC.
Si la presión del aire fuera mucho menor, al agua empezaría a hervir mucho antes. Extrapolando, Si pones un vaso de agua en un vacío perfecto, empezará a hervir directamente, a cualquier temperatura en la que esté líquida.
E-milius añadía información:
En una entrada de Malaciencia Alf hablaba de esto y de la habitual “pìfia” de las pelis en las que los líquidos cuando salen al espacio se congelan en lugar de evaporarse.
Y KillerRex completaba el entorno espacial:
Bueno, también depende del líquido… en general el líquido se evapora de golpe pero también se enfría muy rápidamente (no por radiación, sino por expandirse y por el calor que se lleva la parte que se va evaporando) con lo que se pueden formar cristales muy bonitos…
Al final el resultado suele ser una fina nube de microcristales del material ya que cada gota del líquido va perdiendo masa al ir evaporando la superficie hasta que la parte que queda se enfría lo bastante para solidificar. A partir de aquí depende del material y su presión de vapor.
Esto, claro, suponiendo que no esté al sol, donde la radiación solar calentaría estos cristales hasta evaporarlos y tener todo el líquido en forma de gas -si se le puede llamar así, porque el camino libre medio sería enorme-.
Por cierto… ¿adivináis donde prefieren condensar todos los átomos del líquido? Si, en efecto, sobre las lentes de los instrumentos más sensibles y caros.
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Título: Mossad. La historia secreta.