Pensa alla temperatura come all'energia cinetica media delle molecole d'acqua. Mentre la molecola media non ha abbastanza energia per rompere i legami intermolecolari, una molecola non media sì.

L'acqua è un liquido perché l ' attrazione del dipolo tra l'acqua polare le molecole le fanno aderire. Alla pressione atmosferica standard (che agisce in qualche modo come una morsa), è necessaria una temperatura relativamente grande di 100 ° C (che si traduce in un'energia media elevata distribuita tra i gradi di libertà del microscopio, soprattutto quelli cinetici) affinché le molecole d'acqua si liberino alla rinfusa, creando bolle di vapore acqueo all'interno del liquido.

Tuttavia, sulla superficie del liquido, le molecole isolate possono finire per ricevere abbastanza energia cinetica per liberarsi a causa del casuale natura del movimento molecolare praticamente a qualsiasi temperatura. Il rovescio della medaglia, le molecole d'acqua nell'atmosfera possono anche entrare nel liquido sulla superficie, che viene misurata dalla pressione di vapore di equilibrio.

Immagina di far girare una ruota della roulette, ma invece di far cadere una pallina, ne ottieni 100. Si muovono tutti a velocità diverse, come le molecole nell'acqua. Puoi raffreddarli facendo girare la ruota più lentamente, in modo che rimbalzino meno; riscaldali ruotando più velocemente in modo che rimbalzino di più; puoi congelarli fermando la ruota e aspettando che siano tutti fermi; e puoi farli bollire facendo girare la ruota così velocemente che volano tutti fuori dalla cima.

Ora raccogli tutte le palline e rigettale con la ruota che gira a velocità moderata. Se guardi per un po 'vedrai che sebbene la velocità media delle palline sia al di sotto del "punto di ebollizione" dove volano fuori dalla cima, ogni tanto una palla rimbalza su un'altra con forza sufficiente per farla volare fuori dalla ruota. Se guardi abbastanza a lungo alla fine tutte le palle saranno sparite. Le tue palle sono appena evaporate.

La temperatura è una misura di quanta energia cinetica hanno le molecole in una sostanza. Se la temperatura è alta, si muovono abbastanza velocemente, se la temperatura è bassa, si muovono molto più lentamente. Se le molecole si muovono lentamente, si raggruppano e si ottiene un solido. Una volta riscaldato un po ', la sostanza inizia a diventare liquida. Quando lo riscaldi ancora di più, le molecole inizieranno a muoversi così velocemente che si diffonderanno nell'intero spazio (gas).

Tuttavia, queste sono tutte medie. In un liquido tutte le molecole si muovono, alcune più veloci di altre. Se una molecola dovesse sfondare la "superficie" dell'acqua, sarà sfuggita alle forze intermolecolari che tengono insieme l'acqua e sarà evaporata. Questo può accadere anche con i solidi, qui si chiama sublimazione.

Se stai riscaldando l'acqua, stai aggiungendo energia, quindi questo processo inizierà ad andare più veloce. Quindi, al punto di ebollizione, raggiungerai il punto in cui le molecole vorranno iniziare a muoversi così velocemente che iniziano a formare bolle di gas all'interno del liquido.

disclaimer: questo è proprio quello che ricordo dalle superiori.

La temperatura di ebollizione di un liquido non è la temperatura alla quale può entrare nello stato gassoso. Piuttosto, è la temperatura alla quale la pressione del vapore di saturazione $ e_s $ è uguale alla pressione atmosferica ambiente. Questo è il motivo per cui, ad esempio, l'acqua bolle a temperature più basse ad altitudini più elevate.

Inoltre, l'acqua sempre evapora. Inoltre è sempre condensante. Puoi immaginare una tazza di liquido seduto in una stanza. La velocità di evaporazione sarà determinata dalla pressione del vapore di saturazione $ e_s $ calcolata con la temperatura dell'acqua liquida. La velocità di condensazione sarà determinata dalla pressione del vapore $ e $ del vapore acqueo nell'aria. In genere quando qualcuno dice che un liquido sta evaporando (o condensando) si riferisce all'evaporazione netta . L'evaporazione netta si verifica quando l'evaporazione supera la condensa (il liquido diminuisce) e la condensa netta si verifica quando la condensa supera l'evaporazione (il liquido aumenta).

Di solito sentirai l'umidità espressa come "umidità relativa", che è il rapporto tra pressione di vapore $ e $ a pressione di vapore di saturazione $ e_s $ e quindi quando a l'umidità relativa $ \ dfrac {e} {e_s} < 1 $, si verifica l'evaporazione netta e quando $ \ dfrac {e} {e_s} > 1 $ si sta verificando una condensa netta. In entrambi i casi, tuttavia, l'evaporazione avviene costantemente.

Al punto di ebollizione il gas viene prodotto all'interno del liquido, ma in superficie ci sono costantemente molecole che entrano ed escono. Se l'ambiente viene mantenuto abbastanza asciutto, torneranno poche molecole rispetto a quelle che se ne vanno. Ovviamente maggiore è la temperatura, più facile sarà per una molecola ottenere energia sufficiente per liberarsi, ma questo può accadere a qualsiasi temperatura, in superficie.

Può anche essere sottinteso dall'idea di pressione parziale. L'acqua evaporerà in un'atmosfera fino a quando la sua pressione parziale non avrà raggiunto la tensione di vapore data per la temperatura ambiente (umidità relativa del 100%).

Queste risposte tengono conto della cinetica del processo. La termodinamica fornisce un'immagine alternativa, adatta a qualsiasi domanda che coinvolga le transizioni di fase. Per il sistema di volume liquido più vuoto, l'energia libera può essere abbassata scambiando una certa entalpia (per portare le molecole dal liquido alla fase gassosa) per l'aumento dell'entropia (tutti gli stati disponibili nella fase gassosa). Per una data temperatura, questo equilibrio determina la tensione di vapore di equilibrio. Ci sarà sempre del vapore in equilibrio (a tutte le temperature diverse da zero).

Tutti i moleucoli dell'acqua contengono energia, in base alla temperatura. L'acqua calda ha energia sufficiente per sfuggire al liquido sotto forma di vapore.

Anche se un corpo d'acqua è al di sotto del punto di ebollizione, le molecole con più energia (rispetto al corpo d'acqua), salgono verso l'alto e possono scappa come vapore

È facile!

Nella classe di scienze, il mio insegnante ha messo una fiaschetta d'acqua sul suo tavolo da lavoro, l'ha coperta con una cupola di vetro con un bordo di gomma in modo da sigillare la cupola alla scrivania. Ha quindi agganciato un tubo alla cupola, l'altra estremità a un dispositivo di aspirazione e ha proceduto a rimuovere l'aria dalla cupola creando una zona di pressione molto bassa all'interno della cupola ... quando la pressione è diminuita, l'acqua ha iniziato a bollire - nella stanza temperatura. Questo è il motivo per cui gli alpinisti hanno difficoltà ad ottenere acqua calda ad altitudini più elevate.