Presión de vapor

Summary

Este video explica cómo calcular la cantidad de agua que se evaporará en una habitación cerrada hasta alcanzar la presión de vapor de equilibrio a 25°C. A través de la ley de gases ideales, se determina que, con un volumen de habitación de 4.25 × 10⁴ L y una presión de vapor de 23.8 mm Hg, solo 983 mL de agua se evaporarán de los 2 L iniciales. Este cálculo muestra cómo el agua alcanza un equilibrio entre su fase líquida y gaseosa, y resalta la importancia de la presión de vapor en el proceso de evaporación.

Takeaways

• 😀 La presión de vapor es el equilibrio entre las moléculas de agua que se evaporan y las que se condensan, y se mantiene constante a una temperatura dada.
• 😀 La ecuación del gas ideal (PV = nRT) se puede aplicar para calcular la cantidad de vapor que se evapora a partir del agua en equilibrio, considerando la presión de vapor, el volumen y la temperatura.
• 😀 A 25°C, la presión de vapor del agua es de 23.8 mmHg, lo que equivale a 0.0313 atmósferas.
• 😀 Para resolver este tipo de problemas, es crucial convertir las unidades adecuadamente, como transformar la presión de mmHg a atmósferas y usar la constante universal de gases (R) en unidades correctas.
• 😀 La constante R utilizada debe ser la correcta según las unidades de presión, volumen y temperatura del sistema, como en este caso, donde se utiliza 0.082057 L·atm/mol·K.
• 😀 Al aplicar la ecuación de los gases ideales, se obtiene el número de moles de vapor de agua en equilibrio, que es 54.4 moles para este ejemplo.
• 😀 Para convertir los moles de agua a gramos, se utiliza la masa molar del agua, que es aproximadamente 18.01 g/mol.
• 😀 El total de agua evaporada equivale a 980 g de H2O, lo que es suficiente para alcanzar el equilibrio de presión de vapor en el sistema.
• 😀 Usando la densidad del agua (0.997 g/mL), se puede calcular que 980 g de agua se corresponden con 983 mL de agua evaporada.
• 😀 A 25°C, solo un poco menos de la mitad del agua puesta en el contenedor (2L) se evaporará para alcanzar la presión de vapor en equilibrio, siendo alrededor de 983 mL.
• 😀 El equilibrio entre la evaporación y la condensación implica que, a esta temperatura, no se podrá evaporar más agua sin cambiar la presión o la temperatura, ya que se alcanzó el máximo posible de vapor de agua.

Q & A

¿Qué es la presión de vapor y cómo se relaciona con la evaporación del agua?

La presión de vapor es la presión que ejerce el vapor de agua cuando está en equilibrio con su estado líquido en un contenedor cerrado. Cuanto mayor es el número de moléculas de agua que se evaporan, mayor será la presión de vapor, hasta llegar al equilibrio, donde la tasa de evaporación es igual a la de condensación.

¿Qué ecuación se utiliza para calcular la cantidad de moles de agua vaporizada?

Se utiliza la ecuación del gas ideal, que es PV = nRT, donde P es la presión, V es el volumen, n es el número de moles, R es la constante universal de los gases y T es la temperatura en Kelvin.

¿Cómo se convierte la presión de vapor de mm Hg a atmósferas?

Se utiliza la equivalencia 1 atmósfera = 760 mm Hg. Por lo tanto, para convertir la presión de vapor de 23.8 mm Hg a atmósferas, se divide 23.8 entre 760, obteniendo 0.0313 atmósferas.

¿Cuál es el volumen del contenedor en litros, y cómo influye en el cálculo del número de moles de vapor?

El volumen del contenedor es 42,500 litros. Este volumen es un factor crucial en el cálculo, ya que se utiliza en la ecuación del gas ideal para determinar cuántos moles de agua se vaporizarán a una presión de vapor determinada.

¿Qué es lo que determina la cantidad de agua que se evaporará en el sistema?

La cantidad de agua que se evaporará depende de la presión de vapor y del equilibrio entre la tasa de evaporación y la tasa de condensación. En este caso, solo el agua necesaria para alcanzar el equilibrio de presión de vapor se evaporará.

¿Por qué se utiliza la constante R con unidades específicas (litros, atmósferas, moles y Kelvin)?

La constante R debe tener unidades que coincidan con las de los otros factores en la ecuación del gas ideal. En este caso, se utiliza R con unidades de litros, atmósferas, moles y Kelvin para asegurar que todas las unidades se cancelen correctamente y el cálculo sea preciso.

¿Cuántos moles de vapor de agua se evaporan en el sistema?

Se evaporan aproximadamente 54.4 moles de vapor de agua en el sistema para alcanzar el equilibrio de presión de vapor a 25°C.

¿Cómo se calcula la masa de agua evaporada en gramos a partir de los moles?

Para calcular la masa de agua evaporada, se multiplica el número de moles (54.4 moles) por la masa molar del agua, que es aproximadamente 18.01 g/mol. El resultado es 980 g de agua evaporada.

¿Qué papel juega la densidad del agua en el cálculo del volumen de agua evaporada?

La densidad del agua se utiliza para convertir la masa de agua evaporada (en gramos) a volumen (en mililitros). Con una densidad de 0.997 g/mL, se calcula que 980 g de agua evaporada equivalen a aproximadamente 983 mL de agua.

¿Cuál es la cantidad total de agua que se evaporará en el sistema y cómo se compara con la cantidad inicial?

La cantidad total de agua que se evaporará es de aproximadamente 983 mL, que es menos de la mitad de los 2 litros de agua inicialmente colocados en el contenedor. Esto significa que solo una fracción del agua se evaporará para alcanzar la presión de vapor de equilibrio.