Evaporacin
La evaporacin es el proceso por el cual las molculas en estado
lquido (por ejemplo, el agua) se hacen gaseosas espontneamente
(ej.: vapor de agua). Es lo opuesto a la condensacin. Generalmente,
la evaporacin puede verse por la desaparicin gradual del lquido
cuando se expone a un volumen significativo de gas.
Por trmino medio, las molculas no tienen bastante energa para
escaparse del lquido, porque de lo contrario el lquido se
convertira en vapor rpidamente. Cuando las molculas chocan, se
transfieren la energa de una a otra en grados variantes segn el
modo en que chocan.
Los lquidos que no parecen evaporarse visiblemente a una
temperatura dada en un gas determinado (p.ej., el aceite de cocina
a temperatura ambiente) poseen molculas que no tienden a
transferirse la energa de una a otra como para darle "la velocidad
de escape" (la energa calrica) necesaria para convertirse en vapor.
Sin embargo, estos lquidos se evaporan, pero el proceso es mucho ms
lento y considerablemente menos visible.
La evaporacin es una parte esencial del ciclo del agua. La
energa solar provoca la evaporacin del agua de los ocanos, lagos,
humedad del suelo y otras fuentes de agua. En hidrologa, la
evaporacin y la transpiracin (que implica la evaporacin dentro del
estoma de la planta) reciben el nombre conjunto de
evapotranspiracin.Teora cintica
Para que las molculas de un lquido se evaporen, deben estar
localizadas cerca de la superficie, moverse en la direccin
apropiada y tener la energa cintica suficiente como para vencer las
fuerzas intermoleculares de la fase lquida. Slo una pequea
proporcin de las molculas cumplen con estos criterios, por lo que
la tasa de evaporacin es limitada. Ya que la energa cintica de una
molcula es proporcional a su temperatura, la evaporacin se produce
ms rpido conforme la temperatura es ms alta. Como las molculas que
se mueven ms rpido escapan, las molculas restantes tienen una
energa cintica media inferior, y por tanto la temperatura del
lquido disminuye. Este fenmeno se conoce como refrigeracin
evaporativa, y es la razn por la cual la evaporacin del sudor
refresca el cuerpo humano. La evaporacin tambin tiende a producirse
ms rpidamente con tasas de flujo ms altas entre la fase gaseosa y
lquida, y en lquidos con presin de vapor ms alta. Por ejemplo, la
ropa tendida en un cordel secar (por evaporacin) ms rpidamente
durante un da ventoso que en un da sin viento. Tres puntos claves
de la evaporacin son el calor, la humedad y el movimiento del
aire.
Equilibrio evaporativo
Si la evaporacin ocurre en un recipiente cerrado o en sitios
calientes, las molculas que se escapan se acumularn como vapor
encima del lquido. Muchas de las molculas vuelven al lquido,
hacindose el retorno ms frecuente conforme la densidad y la presin
del vapor aumentan. Cuando el proceso de fuga y retorno alcanza un
equilibrio, se dice que el vapor est "saturado", y ya no se dar
ningn cambio adicional en la presin o la densidad del vapor. Para
un sistema que consiste en vapor y lquido de una sustancia pura,
este estado de equilibrio est directamente relacionado con la
presin de vapor de la sustancia, como viene expresado en la relacin
de Clausius-Clapeyron:
donde P1 y P2 son las presiones de vapor a temperaturas T1 y T2
respectivamente, Hvap es la entalpa de la vaporizacin, y R es la
constante universal de los gases. La tasa de evaporacin en un
sistema abierto est relacionada con la presin de vapor encontrada
en un sistema cerrado. Si un lquido se calienta, cuando la presin
de vapor alcance la presin ambiental, el lquido hervir.
La capacidad para evaporarse de la molcula de un lquido se debe
en gran parte a la cantidad de energa cintica que una partcula
individual pueda poseer. Incluso a temperaturas inferiores, las
molculas individuales de un lquido pueden evaporarse potencialmente
si tienen ms de la cantidad mnima de energa cintica requerida para
la vaporizacin.Factores que influyen en la tasa de evaporacin
* Concentracin de la sustancia que se evapora en el aire. Si el
aire ya tiene una alta concentracin de la sustancia que se evapora,
entonces la sustancia se evaporar ms despacio.* Concentracin de
otras sustancias en el aire. Si el aire ya est saturado con otras
sustancias, puede tener una capacidad inferior para la sustancia
que se evapora.* Tasa de flujo de aire. Si aire fresco se mueve
sobre la sustancia todo el tiempo, la concentracin de la sustancia
en el aire tendr menos probabilidad de subir con el tiempo,
potenciando as una evaporacin ms rpida. Esto resulta en una capa
divisoria en la superficie de evaporacin que disminuye con la
velocidad de flujo, disminuyendo la distancia de difusin en la capa
estancada.* Concentracin de otras sustancias en el lquido
(impurezas). Si el lquido contiene otras sustancias, tendr una
capacidad inferior para la evaporacin.* Temperatura de la
sustancia. Si la sustancia est ms caliente, la evaporacin ser ms
rpida.* Fuerzas intermoleculares. Cuanto mayores son las fuerzas
que mantienen las molculas juntas en el lquido, ms energa ser
necesaria para evaporarlas.* rea superficial. Una sustancia que
tiene un rea superficial ms grande se evaporar ms rpido, ya que hay
ms molculas superficiales que son capaces de escaparse.*
Calentamiento. Cuanto ms grueso es el recipiente donde se est
calentando, ms se reduce la evaporacin del agua, debido a que se
dedica menos calor a los propia evaporacin.
En los EE.UU, el Servicio Meteorolgico Nacional mide la tasa
actual de evaporacin en "ollas" estandarizadas de agua abiertas al
aire libre en varias localizaciones a escala nacional. Otros
servicios hacen lo mismo alrededor del mundo. Los datos
estadounidenses son compilados en un mapa de evaporacin anual. Las
medidas varan entre 30 y ms de 120 pulgadas por ao.
AplicacionesSecado
Cuando la ropa se cuelga de un cordel, aunque la temperatura
ambiental est por debajo del punto de ebullicin del agua, el agua
se evaporar. Este proceso se acelera por factores como humedad
baja, calor (del sol) y viento. En un secador de ropa, se hace
pasar aire caliente por las prendas, permitiendo que el agua se
evapore muy rpidamente.Combustin
Las gotitas de combustible se vaporizan, cuando reciben calor,
mezclndose con los gases calientes en la cmara de combustin. El
calor (energa) tambin puede ser recibido por radiacin de cualquier
pared refractaria caliente de la cmara de combustin.
Deposicin de capas
Evaporando una sustancia y condensndola en un sustrato es
posible depositar capas delgadas.Hola, no hay que confundir
evaporacin con ebulicion, la evaporacin es un proceso que se
produce a cualquier temperatura entre 0 y 100 hasta que el aire se
satura de humedad, ya no admite ms molculas de agua evaporada y
entonces se convierte en un ciclo cerrado donde el agua se evapora
y condensa. Cuando las molculas superficiales del agua adquieren
suficiente energa para romper los enlaces que la mantienen en
estado liquido se evaporan. Evidentemente cuanto mayor es el calor
aportado mayor es el aporte energtico y ms se observa este fenmeno.
Para entender esto tendriammos que hablar tambin del concepto de
humedad relativa, tienes que saber que a mayor temperatura del aire
mayor capacidad de absorber agua. La humedad relativa es el
cociente entre la humedad que tiene el aire a una determinada
temperatura y la humedad mxima que puede tener. A la pregunta de
porque ha de existir el aire hmedo, es todava ms complicado, cuando
dos gases estn juntos cada uno de ellos tiene una presin parcial,
es decir la que tendra si se eliminara el otro gas sin variar
ninguno de los dems parmetros termodinmicos. Resulta que en la
atmsfera el agua esta a una presin parcial muy baja, como mucho de
30 mbar, y resulta que a esta presin y temperatura atmosfrica, el
agua es vapor.
