La presión de vapor del agua es la presión que ejercen las moléculas de vapor de agua en forma gaseosa (ya sea pura o mezclada con otros gases como el aire). La presión de vapor de saturación es la presión a la que el vapor de agua se encuentra en equilibrio termodinámico con su estado condensado . A presiones superiores a la presión de vapor, el agua se condensaría , mientras que a presiones inferiores se evaporaría o sublimaría . La presión de vapor de saturación del agua aumenta al aumentar la temperatura y se puede determinar con la relación de Clausius-Clapeyron . El punto de ebullición del agua es la temperatura a la que la presión del vapor saturado es igual a la presión ambiental. El agua sobreenfriada por debajo de su punto de congelación normal tiene una presión de vapor más alta que la del hielo a la misma temperatura y, por tanto, es inestable.
Los cálculos de la presión de vapor (de saturación) del agua se utilizan comúnmente en meteorología . La relación temperatura-presión de vapor describe inversamente la relación entre el punto de ebullición del agua y la presión. Esto es relevante tanto para la cocción a presión como para la cocción a gran altura. La comprensión de la presión de vapor también es relevante para explicar la respiración y la cavitación a gran altitud .
Hay muchas aproximaciones publicadas para calcular la presión de vapor saturado sobre agua y hielo. Algunos de estos son (en orden aproximado de precisión creciente):
Aquí hay una comparación de las precisiones de estas diferentes formulaciones explícitas, que muestran las presiones de vapor de saturación para agua líquida en kPa, calculadas a seis temperaturas con su error porcentual a partir de los valores de la tabla de Lide (2005):
En Alduchov y Eskridge (1996) se presenta una discusión más detallada sobre la precisión y las consideraciones sobre la inexactitud en las mediciones de temperatura. El análisis aquí muestra que la fórmula simple no atribuida y la ecuación de Antoine son razonablemente precisas a 100 °C, pero bastante deficientes para temperaturas más bajas por encima del punto de congelación. Tetens es mucho más preciso en el rango de 0 a 50 °C y muy competitivo a 75 °C, pero el de Antoine es superior a 75 °C y más. La fórmula no atribuida debe tener un error cero a alrededor de 26 °C, pero tiene una precisión muy pobre fuera de un rango estrecho. Las ecuaciones de Tetens son generalmente mucho más precisas y posiblemente más sencillas de usar a temperaturas cotidianas (por ejemplo, en meteorología). Como era de esperar, [ se necesita aclaración ] la ecuación de Buck para T > 0 °C es significativamente más precisa que la de Tetens, y su superioridad aumenta notablemente por encima de 50 °C, aunque es más complicada de usar. La ecuación de Buck es incluso superior a la más compleja ecuación de Goff-Gratch en el rango necesario para la meteorología práctica.
Para realizar cálculos serios, Lowe (1977) [4] desarrolló dos pares de ecuaciones para temperaturas por encima y por debajo del punto de congelación, con diferentes niveles de precisión. Todos son muy precisos (en comparación con Clausius-Clapeyron y Goff-Gratch ), pero utilizan polinomios anidados para un cálculo muy eficiente. Sin embargo, existen revisiones más recientes de formulaciones posiblemente superiores, en particular Wexler (1976, 1977), [5] [6] informadas por Flatau et al. (1992). [7]
Además, se pueden encontrar ejemplos del uso moderno de estas fórmulas en el GISS Model-E de la NASA y en Seinfeld y Pandis (2006). La primera es una ecuación de Antoine extremadamente simple, mientras que la segunda es un polinomio. [8]
En 2018, Huang [9] ideó y probó una nueva fórmula de aproximación inspirada en la física, quien también revisa otros intentos recientes.
