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Vapor

Una ampolla de vapor de óxido de nitrógeno : dióxido de nitrógeno marrón y tetróxido de dinitrógeno incoloro , en equilibrio.

En física, un vapor ( inglés americano ) o vapor ( inglés de la Commonwealth ; ver diferencias ortográficas ) es una sustancia en fase gaseosa a una temperatura inferior a su temperatura crítica , [1] lo que significa que el vapor se puede condensar a líquido aumentando la presión sobre él sin reducir la temperatura del vapor. Un vapor es diferente de un aerosol . [2] Un aerosol es una suspensión de pequeñas partículas de líquido, sólido o ambos dentro de un gas. [2]

Por ejemplo, el agua tiene una temperatura crítica de 647 K (374 °C; 705 °F), que es la temperatura más alta a la que puede existir agua líquida a cualquier presión. En la atmósfera, a temperaturas normales, el agua gaseosa (conocida como vapor de agua ) se condensará en líquido si su presión parcial aumenta lo suficiente.

Un vapor puede coexistir con un líquido (o un sólido). Cuando esto sucede, las dos fases estarán en equilibrio y la presión parcial del gas será igual a la presión de vapor de equilibrio del líquido (o sólido). [1]

Propiedades

El punto crítico vapor-líquido en un diagrama de fases de presión-temperatura está en el extremo de alta temperatura del límite de fase líquido-gas (la línea verde punteada indica el comportamiento anómalo del agua).

El vapor se refiere a una fase gaseosa a una temperatura en la que la misma sustancia también puede existir en estado líquido o sólido , por debajo de la temperatura crítica de la sustancia. (Por ejemplo, el agua tiene una temperatura crítica de 374 °C (647 K), que es la temperatura más alta a la que puede existir agua líquida). Si el vapor está en contacto con una fase líquida o sólida, las dos fases estarán en un estado de equilibrio . El término gas se refiere a una fase fluida compresible. Los gases fijos son gases para los cuales no se puede formar ningún líquido o sólido a la temperatura del gas, como el aire a temperaturas ambientales típicas. Un líquido o sólido no tiene que hervir para liberar un vapor.

El vapor es responsable de los procesos conocidos de formación de nubes y condensación . Se emplea comúnmente para llevar a cabo los procesos físicos de destilación y extracción del espacio de cabeza de una muestra líquida antes de la cromatografía de gases .

Las moléculas que componen un vapor poseen movimientos de vibración, rotación y traslación. Estos movimientos se consideran en la teoría cinética de los gases .

Presión de vapor

Equilibrio líquido-vapor
Si la presión de vapor supera el valor de equilibrio , se sobresatura y se condensa en cualquier sitio de nucleación disponible, por ejemplo, partículas de polvo. Este principio se utiliza en cámaras de niebla , donde se visualizan partículas de radiación porque forman núcleos y forman gotitas de agua.

La presión de vapor es la presión de equilibrio de un líquido o un sólido a una temperatura específica. La presión de vapor de equilibrio de un líquido o un sólido no se ve afectada por la cantidad de contacto con la interfaz del líquido o del sólido.

El punto de ebullición normal de un líquido es la temperatura a la cual la presión de vapor es igual a la presión atmosférica normal . [1]

En los sistemas de dos fases (por ejemplo, dos fases líquidas), la presión de vapor de las fases individuales es igual. En ausencia de atracciones entre especies más fuertes entre moléculas similares o diferentes, la presión de vapor sigue la ley de Raoult , que establece que la presión parcial de cada componente es el producto de la presión de vapor del componente puro y su fracción molar en la mezcla. La presión de vapor total es la suma de las presiones parciales de los componentes. [3]

Ejemplos

El vapor de agua invisible se condensa para formar gotas de agua visibles llamadas niebla.

Los cigarrillos electrónicos producen aerosoles , no vapores. [2]

Medición de vapor

Como se encuentra en fase gaseosa, la cantidad de vapor presente se cuantifica mediante la presión parcial del gas. Además, los vapores obedecen a la fórmula barométrica en un campo gravitatorio, al igual que los gases atmosféricos convencionales.

Véase también

Referencias

  1. ^ abc RH Petrucci, WS Harwood y FG Herring, Química general , Prentice-Hall, 8.ª ed. 2002, págs. 483–86.
  2. ^ abc Cheng, T. (2014). "Evaluación química de los cigarrillos electrónicos". Tobacco Control . 23 (Suplemento 2): ii11–ii17. doi :10.1136/tobaccocontrol-2013-051482. ISSN  0964-4563. PMC  3995255 . PMID  24732157.
  3. ^ Thomas Engel y Philip Reid, Química física, Pearson Benjamin-Cummings, 2006, pág. 194
  4. ^ Ferguson, Lon H.; Janicak, Christopher A. (1 de septiembre de 2005). Fundamentos de protección contra incendios para profesionales de la seguridad. Institutos gubernamentales. ISBN 9781591919605.