Il vapore acqueo è uno dei diversi gas che compongono l'aria. Per esempio, se la pressione totale di un sistema come l'aria a livello del mare è 101,3 kPa (o 29,9 pollici di mercurio), e quell'aria è composta da azoto, ossigeno, vapore acqueo e altri gas in tracce, ognuno di questi gas contribuisce alla pressione totale di 101,3 kPa. La parte che è vapore acqueo è chiamata pressione parziale del vapore acqueo. La pressione parziale del vapore acqueo è una metrica chiave che si trova come componente nelle formule che definiscono tutti gli altri parametri di umidità.
Effetto di un cambiamento di pressione
La legge di Dalton:
Secondo la legge di Dalton, la pressione totale di una miscela di gas è uguale alla somma delle pressioni parziali dei suoi componenti. Ciò significa che la pressione parziale di un componente è uguale al prodotto della pressione totale per la frazione molare del componente.
Quindi, una variazione della pressione totale di una miscela di gas, a composizione costante, si traduce nella stessa variazione della pressione parziale di ciascun componente. Per esempio, raddoppiando la pressione totale di una miscela di gas si raddoppia la pressione parziale di ogni componente. Quando la pressione totale aumenta, la pressione parziale del vapore acqueo aumenta proporzionalmente. Questo è un fatto importante da capire, come vedrete quando definiremo l'umidità relativa e la temperatura del punto di rugiada. Un aumento della pressione di un sistema chiuso aumenterà l'umidità relativa e aumenterà la temperatura del punto di rugiada fino a raggiungere la saturazione.
Pressione del vapore sopra un liquido
Perché le molecole di un liquido sono più vicine le une alle altre che in un gas, le forze intermolecolari sono più forti che in un gas. Perché un liquido si vaporizzi, le forze intermolecolari devono essere superate dall'energia cinetica delle molecole. Se un liquido è posto in un contenitore chiuso, le particelle che entrano nella fase di vapore non possono uscire. Nel loro moto casuale, le particelle colpiscono il liquido e vengono ricatturate dalle forze intermolecolari. Così, due processi avvengono simultaneamente: l'evaporazione e la condensazione. Il tasso di evaporazione aumenta all'aumentare della temperatura. Questo perché un aumento della temperatura corrisponde ad un aumento dell'energia cinetica delle molecole. Allo stesso tempo, il tasso di condensazione aumenta quando aumenta il numero di particelle nella fase di vapore: più molecole colpiscono la superficie del liquido.
Quando questi due processi diventano uguali, il numero di particelle e, quindi, la pressione nella fase vapore, si stabilizza.
Il valore della pressione di vapore di equilibrio dipende dalle forze di attrazione tra le particelle del liquido e dalla temperatura del liquido. La pressione del vapore sopra un liquido aumenta con l'aumentare della temperatura.
Pressione di vapore acqueo in saturazione
La pressione del vapore acqueo satura fortemente con l'aumentare della temperatura.
Pressione di vapore sopra il ghiaccio
Quando l'acqua congela, le molecole assumono una struttura che permette il massimo numero di interazioni di legame a idrogeno tra le molecole. Poiché questa struttura ha grandi fori esagonali, il ghiaccio è più aperto e meno denso dell'acqua liquida. Poiché il legame a idrogeno è più forte nel ghiaccio che nell'acqua liquida, le forze di attrazione intermolecolare sono le più forti nel ghiaccio. Ecco perché la pressione del vapore sul ghiaccio è inferiore alla pressione del vapore sull'acqua liquida.
Impara di più sull'umidità nel seguente video: "Relative Humidity Measurement Explained"
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