GLI APPUNTI DI SCIENZE DI ANDREA DARDI-EVAPORAZIONE & EBOLLIZIONE

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L ’ EVAPORAZIONE:

Schema sull'evaporazione

Riguarda solo gli strati superficiali del liquido. Le particelle di un liquido sono tenute assieme da diversi legami chimici (forze di coesione). Tali particelle non hanno tutte la stessa energia cinetica, ossia energia di movimento. Tra le particelle in prossimità del liquido esistono particelle dotate di energia cinetica sufficiente per vincere le forze di attrazione fra le particelle e riescono a sfuggire dal liquido e a passare allo stato di vapore.

Inizialmente sono sempre di più le particelle che passano allo stato di vapore e che occupano lo strato sovrastante al liquido, contemporaneamente però le particelle che si trovano allo stato di vapore possono urtare la superficie del liquido e ritornare allo stato liquido. Nella fase iniziale il numero di particelle che nell’unità di tempo passano allo stato di valore è maggiore al n. di partic. che dallo stato di vapore ritorno allo stato liquido. Nel tempo, se il recipiente è aperto, la velocità delle partic. a evaporare sarà sempre maggiore alla velocità delle part. a ritornare liquide. In breve il liquido sarà completamente evaporato, infatti buona parte delle particelle che evaporano sfuggono completamente dal recipiente e si disperdono nell’aria.

Prima o poi tutto il liquido evaporerà. Nel tempo, se il recipiente è chiuso il numero di particelle che evapora sarà uguale al n. delle particelle che condensano: per ogni molecola che evapora ci sarà una molecola che condensa e si parla di equilibrio dinamico. La vaporizzazione è un processo spontaneo che colpisce tutti i liquidi che evaporano a qualsiasi temperatura, non esiste dunque una temperatura precisa di vaporizzazione. Essa è accelerata dall’aumento della temperatura: l’aumento della temperatura causa un maggior movimento delle molecole. La evaporazione è favorita dall’ampiezza della superficie di contatto con l’ambiente esterno.

Anche la ventilazione favorisce l’ evaporazione perché sposta le molecole già evaporate che così non ristagnano sulla superficie di evaporazione e non urtano le molecole del liquido così non tornano allo stato liquido. L’aria al di sopra di un liquido rallenta l’evaporazione, in assenza di aria l’evap. avviene più velocemente. Le particelle allo stato di vapore esercitano una pressione sulla superficie del liquido sottostante: si parla di tensione o pressione di vapore saturo, ed è la pressione esercitata in condizioni di equilibrio dalle particelle allo stato di vapore sul liquido.

La tensione di vapore saturo aumenta con l’aumentare della temperatura, il sistema dovrà cambiare e trovare un nuovo equilibrio. Maggiore è la tensione di vap. sat. maggiore è la capacità delle sostanze ad evaporare. Le sostanze volatili sono le sostanze con un alto valore della tensione di sapore saturo e sono sostanze che evaporano facilmente.

DIFFERENZE FRA EVAPORAZIONE ED EBOLLIZIONE:

 

Nell'acqua in ebollizione si osservano le bolle muoversi dal fondo del contenitore verso l'alto.

Un liquido bolle alla temperatura alla quale la sua tensione di vapore saturo uguaglia la pressione esterna. L’ebollizione non è un processo spontaneo dei liquidi, ma è un fenomeno forzato perché avviene solo se si fornisce una opportuna quantità di energia dall’esterno sottoforma di calore. Avviene ad una temperatura precisa e ben determinata per ogni sostanza liquida, questa temperatura prende il nome di temperatura di ebollizione per l’acqua 100°, per l’acido solforico 330°, l’etere 35°, 62°per il cloroformio, 80° il benzolo. L’ebollizione riguarda tutta la massa del liquido e non solo gli strati superficiali.

In un liquido in ebollizione si formano dal basso treni di bolle che salgono dal basso verso l’alto, salgono in superficie e si raffreddano. Le molecole scendono allora verso il basso, si riscaldano e ritornano verso l’alto. Si parla di correnti convettive e continuano finché tutto il liquido non raggiunge la temperatura di ebollizione. Nel passaggio da stato liquido ad aeriforme si ha la stasi termica. Questo passaggio viene anche chiamato pianerottolo. La temperatura di eb. dell’acqua alla pressione atmosferica è di 100°C. in alta montagna dove c’è minore pressione l’acqua bolle a minore temperatura.

Questo fatto ci porta a pensare che minore è la pressione e minore è la temperatura di eb., maggiore è la pressione e maggiore è la temperatura di ebollizione.

CALORE LATENTE DI VAPORIZZAZIONE: Le bolle all’interno del liquido in ebollizione segnalano che la tensione di vapore, che aumenta con la temperatura, ha raggiunto il valore della pressione atmosferica. A temperature inferiori a quella di ebollizione la pressione che grava sulla superficie del liquido supera la tensione di vapore e schiaccia ogni possibile bolla in formazione. La quantità di calore che occorre somministrare a un chilogrammo di una certa sostanza allo stato liquido, alla temperatura di ebollizione , per far modo che essa vaporizzi è chiamata calore latente di vaporizzazione.

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