La presión de vapor de los líquidos

La presión de vapor de los líquidos

La presión establecida depende de la naturaleza del líquido y es, cuando hay equilibrio, constante a una temperatura dada. Esta presión de vapor constante se llama presión de vapor saturado del líquido a la temperatura particular. En tanto se mantenga esta presión de vapor, el líquido no manifestará tendencia a evaporarse. A una presión inferior el líquido se evaporará pasando a la fase de gas, en tanto que a una presión de vapor más alta tenderá a condensarse hasta que la presión de equilibrio se restablezca.

La vaporización de un líquido está acompañada de absorción de calor. Para un líquido dado a temperatura también dada, la cantidad de calor requerida por unidad de masa de líquido es una cantidad definida que se llama calor (o entalpía) de vaporización del líquido. Es la diferencia entre las entalpías de vapor y líquido saturados a saber,

∆Hv = HV – H

En el caso de vaporización ∆Hv siempre es positivo, en tanto que si se trata de condensación ∆Hv será siempre negativo e igual numéricamente al calor absorbido en la vaporización. Como sería de esperar por la definición de ∆H, la cantidad ∆Hv representa la diferencia entre la energía interna de vapor y de líquido,

∆EV = EV – EL

y el trabajo correspondiente a la expansión desde la fase líquida hasta la de vapor, es decir,

∆Hv = ∆Ev + P∆Vv

La presión de vapor de un líquido, aunque se mantiene constante a una temperatura dada, crece continuamente al aumentar la temperatura hasta llegar al punto crítico de la sustancia. Por encima de la temperatura crítica el líquido ya no puede existir y, en consecuencia, el concepto de presión de vapor saturado deja de tener validez. En términos de la teoría cinética el incremento de la presión de vapor con la temperatura no se explica fácilmente. Cuando la temperatura aumenta, una gran proporción de las moléculas adquiere suficiente energía para escapar del líquido y, consecuentemente, es necesaria una presión más alta para establecer el equilibrio entre el vapor y líquido. Por encima de la temperatura crítica la tendencia de escape de las moléculas es tan intensa que ninguna presión aplicada basta para mantener a cualquiera de ellas en el estado líquido, y toda la masa subsiste como gas.

La presión de vapor aumenta con lentitud a temperaturas bajas, y luego lo hace muy rápidamente. Esta variación de la presión de vapor con la temperatura se expresa matemáticamente por medio de la ecuación de Clausius-Clapeyron. Para la transición de líquido a vapor, P es la presión de vapor a la temperatura T, ∆H = ∆Hv, el calor de vaporización de una masa dada de líquido, V1 = Vl , el volumen de líquido, y V2 = VR , el volumen de la misma masa de vapor. En consecuencia, para el caso de una vaporización la ecuación de Clapeyron se puede escribir

...