12.4: Evaporazione e condensazione
Evaporazione
Una pozza d’acqua lasciata indisturbata alla fine scompare. Le molecole liquide fuoriescono nella fase gassosa, diventando vapore acqueo. La vaporizzazione è il processo in cui un liquido viene convertito in un gas. L’evaporazione è la conversione di un liquido al suo vapore al di sotto della temperatura di ebollizione del liquido. Se l’acqua viene invece conservata in un contenitore chiuso, le molecole di vapore acqueo non hanno la possibilità di fuoriuscire nell’ambiente circostante e quindi il livello dell’acqua non cambia. Come alcune molecole d’acqua diventano vapore, un numero uguale di molecole di vapore acqueo condensare di nuovo allo stato liquido. La condensazione è il cambiamento di stato da un gas a un liquido.
Affinché una molecola liquida possa sfuggire allo stato gassoso, la molecola deve avere abbastanza energia cinetica per superare le forze attrattive intermolecolari nel liquido. Ricordiamo che un dato campione liquido avrà molecole con una vasta gamma di energie cinetiche. Le molecole liquide che hanno questa certa energia cinetica soglia sfuggono alla superficie e diventano vapore. Di conseguenza, le molecole liquide che rimangono ora hanno una minore energia cinetica. Quando si verifica l’evaporazione, la temperatura del liquido rimanente diminuisce. Hai osservato gli effetti del raffreddamento evaporativo. In una giornata calda, le molecole d’acqua nel sudore assorbono il calore corporeo ed evaporano dalla superficie della pelle. Il processo di evaporazione lascia il restante sudore più fresco, che a sua volta assorbe più calore dal corpo.
Un dato liquido evapora più rapidamente quando viene riscaldato. Questo perché il processo di riscaldamento si traduce in una maggiore frazione delle molecole del liquido che hanno l’energia cinetica necessaria per sfuggire alla superficie del liquido. La figura seguente mostra la distribuzione dell’energia cinetica delle molecole liquide a due temperature. I numeri di molecole che hanno l’energia cinetica necessaria per evaporare sono mostrati nell’area ombreggiata sotto la curva a destra. Il liquido a temperatura più alta \(\left (T_2 \right)\) ha più molecole in grado di fuoriuscire nella fase vapore rispetto al liquido a temperatura più bassa \(\left( T_1 \right)\).
A 29.029 piedi \(\left( 8848 \: \text{m} \right)\), il Monte Everest nella catena himalayana al confine tra Cina e Nepal è il punto più alto della terra. La sua altitudine presenta molti problemi pratici agli scalatori. Il contenuto di ossigeno dell’aria è molto più basso rispetto al livello del mare, rendendo necessario portare con sé bombole di ossigeno (anche se alcuni scalatori hanno raggiunto il picco senza ossigeno). Un altro problema è quello dell’acqua bollente per cucinare il cibo. Sebbene l’acqua bolle a \(100 ^ \ text{o} \text {C}\) al livello del mare, il punto di ebollizione in cima al Monte Everest è solo di circa \(70^\text{o} \text{C}\). Questa differenza rende molto difficile ottenere una tazza di tè decente (che sicuramente frustrato alcuni degli scalatori britannici).
