Page 414 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

19.8 Presión de vapor 395

te como las que existen en un volumen de aire igual fuera del recipiente. Es decir, la presión dentro
del recipiente es igual a 1 atm, como lo indican los niveles iguales de mercurio en el manómetro.
Cuando una molécula del líquido con alta energía se desprende de la superficie, se trans­
forma en una molécula de vapor y se mezcla con las moléculas de aire que se encuentran
encima del líquido. Estas moléculas de vapor chocan con las moléculas de aire, con otras
moléculas de vapor y contra las paredes del recipiente. Las moléculas adicionales de vapor
son la causa de que se eleve la presión dentro del recipiente, como se ilustra en la figura 19.6b.
Las moléculas de vapor también pueden rebotar contra el líquido, y allí son retenidas con mo­
léculas en estado líquido. Este proceso recibe el nombre de condensación. Al cabo de cierto
tiempo, la rapidez de evaporación llega a ser igual a la rapidez de condensación y se produce
una condición de equilibrio, como se aprecia en la figura 19.6c. En estas condiciones, se dice
que el espacio situado arriba del líquido está saturado. A la presión ejercida por el vapor
saturado contra las paredes del recipiente, además de la que ejercen las moléculas de aire, se
le conoce como presión de vapor saturado. Esta presión es característica de cada sustancia y
depende de la temperatura, pero es independiente del volumen del vapor.

La presión de vapor saturado de una sustancia es la presión adicional ejercida
por las moléculas de vapor sobre la sustancia y sus alrededores en condiciones
de saturación.
Una vez obtenida la condición de saturación para una sustancia y su vapor a una tempe­
ratura determinada, la presión de vapor permanece esencialmente constante. Si la temperatura
se incrementa, las moléculas del líquido adquieren más energía y la evaporación se produce
con mayor rapidez. La condición de equilibrio persiste hasta que la rapidez de condensación
se equilibra de nuevo con la rapidez de evaporación. Por lo tanto, la presión de vapor saturado
de una sustancia aumenta al elevarse la temperatura.
La curva de la presión de vapor saturado correspondiente al agua aparece en la gráfica
de la figura 19.7. Observe que la presión de vapor aumenta rápidamente con la temperatura.
A la temperatura ambiente (20°C), es de 17.5 mm de mercurio aproximadamente; a 50°C,
aumenta a 92.5 mm; y a 100°C es igual a 760 mm, o 1 atm. Este último punto es importante
para establecer la diferencia entre evaporación y ebullición.
Cuando un líquido hierve, se puede ver cómo se elevan las burbujas de su vapor desde
el interior del líquido hacia la superficie. El hecho de que dichas burbujas sean estables y no
se desintegren indica que la presión del interior de la burbuja es igual a la presión que existe
fuera de ella. La presión del interior de la burbuja es presión de vapor a esa temperatura; la
presión de afuera es la presión que existe a esa profundidad del líquido. En esta condición de
equilibrio, la vaporización se realiza libremente en todo el líquido, dando lugar a una agita­
ción del líquido.

Figura 19.7 Curva de vaporización del agua. Cualquier punto de la curva representa condiciones de pre­
sión y de temperatura en las que el agua puede hervir. La curva termina abruptamente en la temperatura
crítica, debido a que el agua sólo puede existir en forma de gas más allá de ese punto.