Il 20/06/2012 17:38, fisiol ha scritto:
> Salve a tutti. Qualche anima pia che mi aiuti?
> Non riesco a capire come pu� la tensione di vapore di un liquido
> eguagliare la pressione atmosferica e provocarne ebollizione.
> La tensione di vapore di un liquido � la pressione che il vapore
> esercita sulla superficie del liquido, quando liquido e vapore sono in
> equilibrio dinamico.
E quindi, fuori dall'equilibrio: se la pressione del vapore e' inferiore
alla tensione di vapore, il liquido continua ad evaporare; se e'
superiore, parte del vapore condensa.
> Questo equilibrio, per�, in un recipiente aperto
> non pu� mai essere raggiunto a causa della diffusione nell'atmosfera
> delle molecole di vapore.
Che quindi non raggiungono mai una pressione sufficiente ad eguagliare
la tensione di vapore del liquido (salvo fenomeni di ristagno locale, se
sei immerso nella nebbia e' piu' probabile che i vestiti ti si inzuppino
piuttosto che si asciughino).
> L'ebollizione avviene in un recipiente aperto,
Si: ma avviene *all'interno* del liquido.
> ma in un recipiente
> aperto l'equilibrio non si pu� mai raggiungere. Per cui se non si
> raggiunge l'equilibrio, non si presenta la tensione di vapore
La tensione di vapore si presenta sulla superficie di una bolla
*interna* al liquido: all'interno della bolla la pressione e'
determinata dall'equilibrio idrostatico e non e' esattamente la
pressione atmosferica, ma la pressione atmosferica + la pressione
esercitata dalla colonna di liquido sovrastante (in un pentolino puoi
considerarla trascurabile, in un impianto industriale no).
Se la temperatura e' abbastanza alta da far si' che la tensione di
vapore superi *questa* pressione, il liquido evapora *dentro* la bolla,
questa aumenta di volume, la sua velocita' limite di risalita aumenta
(perche' la spinta di galleggiamento aumenta con il volume, ossia con il
cubo del raggio, e la resistenza viscosa solo con la superficie, cioe'
con il quadrato del raggio) e la bolla arriva a galla molto piu' veloce
delle bollicine che si formano all'inizio del fenomeno (e salgono
lentissime, come le bollicine di un *buon* pinot brut). Per questo
l'ebollizione e' tumultuosa.
Il problema intrigante e' piuttosto: come si formano le prime bollicine?
Se il liquido non contiene troppi gas disciolti e il suo riscaldamento
e' molto graduale ed omogeneo (puoi ottenerlo mettendo un bicchiere
d'acqua, fatto riposare un po' per eliminare i gas, in un forno a
microonde) alla temperatura di ebollizione, e anche *un bel po'* oltre,
non si formano affatto: e in queste condizioni puoi portare un liquido a
temperature superiori a quella di ebollizione *senza* che si metta a
bollire. L'equilibrio e' pero' metastabile: aumentando la temperatura,
e' sempre piu' probabile che le fluttuazioni termiche diano luogo a zone
dove tutte le molecole hanno energie tipiche del vapore piuttosto che
del liquido, zone che diventano i nuclei delle bollicine in formazione.
Di solito, pero', il riscaldamento del liquido non e' omogeneo, ma
ottenuto per contatto con una superficie calda (il fondo della pentola,
ad esempio): in questo caso, le inevitabili microporosita' della parete
costituiscono cavita' dove il flusso di calore dalla parete al liquido
e' molto superiore che nelle zone piane, ed i nuclei si formano li'. Hai
mai guardato l'acqua della pasta con gli spaghetti in mano aspettando
che si metta a bollire? Poco prima dell'ebollizione tumultuosa, si vede
il fondo della pentola coprirsi di bollicine e si sente un sibilo
caratteristico: sono i nuclei che, formandosi, aumentano di volume
trasmettendo all'acqua l'impulso sonoro.
Come tutti i fenomeni idrodinamici, spesso paradossali, l'ebollizione e'
un fenomeno interessantissimo. Se vuoi approfondire un po', qui c'e' una
tesi che ne parla diffusamente:
http://www.tesionline.it/consult/preview.jsp?pag=11&idt=12403
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TRu-TS
Buon vento e cieli sereni
Received on Wed Jun 20 2012 - 23:42:59 CEST