Concetti Chiave
- La pressione di vapore saturo è la massima pressione che un vapore esercita in equilibrio con il suo liquido a una specifica temperatura.
- Essa aumenta con l'aumentare della temperatura, facilitando l'evaporazione delle molecole di liquido.
- L'ebollizione avviene quando la pressione di vapore saturo eguaglia la pressione atmosferica esterna, permettendo la crescita delle bollicine di vapore.
- In montagna, l'acqua bolle a temperature inferiori a causa della pressione atmosferica ridotta, mentre in pentola a pressione bolle a temperature superiori grazie a una maggiore pressione interna.
- Le bollicine di vapore rimangono invisibili fino a quando la loro pressione interna è inferiore a quella atmosferica; solo quando si equalizzano possono crescere e risalire.
Definizione di pressione di vapore saturo
Si definisce pressione di vapore saturo la pressione che un vapore può esercitare sulle pareti di un recipiente in cui è contenuto quando l’evaporazione del liquido da cui esso proviene smette di avvenire.
La pressione di vapore saturo è la massima pressione permessa per un vapore a una data temperatura; in questa situazione la sostanza in forma liquida è in equilibrio con il suo vapore indipendentemente dalla pressione dell’aria, in quanto le sue molecole non interagiscono con quelle del vapore.
Relazione tra temperatura e pressione di vapore
Inoltre, la pressione di vapore saturo aumenta con l’aumentare della temperatura. Infatti, man mano che la temperatura cresce, le molecole acquistano un’energia cinetica più alta e hanno maggiore facilità a evaporare.
La temperatura di ebollizione di un liquido è quella per cui la pressione di vapore saturo del liquido è uguale alla pressione atmosferica.
Figura 8 Una bolla di vapore con pressione insufficiente non può crescere di dimensioni.
Meccanismo dell'ebollizione
Durante il riscaldamento, all’interno di un liquido si formano delle bollicine di vapore, che hanno pressione interna pari alla pressione del vapore saturo del liquido a quella temperatura. Per esempio, a 80 °C la pressione del vapore saturo dell’acqua nelle bollicine, per lo più invisibili, è uguale a 47,4 kPa, che è minore della pressione atmosferica di 101 kPa.
Quando la pressione di vapore saturo è uguale a quella esterna si ha l’ebollizione.
Fino a che la pressione all’interno delle bollicine è minore di quella atmosferica, queste non crescono e restano invisibili, oppure scompaiono. Quando la pressione interna raggiunge quella atmosferica, le bollicine possono crescere e risalire verso l’alto per la spinta di Archimede: avviene l’ebollizione.
Ebollizione in montagna e in pentola a pressione
Questo meccanismo spiega come mai in montagna l’acqua bolle a una temperatura minore che al livello del mare: visto che la pressione atmosferica è minore di 101 kPa, la pressione di vapore saturo dell’acqua diventa
uguale alla pressione atmosferica esterna a una temperatura minore di 100 °C. Al contrario, in una pentola a pressione l’aria e il vapore d’acqua non possono
sfuggire e contribuiscono a creare una pressione piuttosto elevata: è comune arrivare al doppio di quella atmosferica normale. In questa condizione l’acqua bolle a 120 °C e la maggiore temperatura permette una cottura più rapida dei cibi.
Pressione del vapore saturo dell’acqua a diverse temperature
Temperatura (°C)
0
10
20
30
40
60
80
100
150
200
Pressione
del vapore saturo (kPa)
0,6
1,2
2,3
4,2
7,4
19,9
47,4
101,3
476
1555
Domande da interrogazione
- Cos'è la pressione di vapore saturo e quando si verifica?
- Come varia la pressione di vapore saturo in relazione alla temperatura?
- Qual è la relazione tra pressione di vapore saturo e temperatura di ebollizione?
- Perché l'acqua bolle a temperature diverse in montagna e in pentola a pressione?
La pressione di vapore saturo è la pressione che un vapore esercita sulle pareti di un recipiente quando l'evaporazione del liquido smette di avvenire, rappresentando la massima pressione permessa a una data temperatura (testo).
La pressione di vapore saturo aumenta con l'aumentare della temperatura, poiché le molecole del liquido acquisiscono maggiore energia cinetica e quindi evaporano più facilmente (testo).
La temperatura di ebollizione di un liquido è quella in cui la pressione di vapore saturo è uguale alla pressione atmosferica, permettendo così l'ebollizione (testo).
In montagna, l'acqua bolle a temperature inferiori a 100 °C a causa della minore pressione atmosferica, mentre in una pentola a pressione, la pressione elevata consente all'acqua di bollire a 120 °C, accelerando la cottura (testo).
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