Transiciones de Fase: Vaporización y Condensación

En un líquido, cuando los movimientos térmicos de las moléculas superan las fuerzas intermoleculares que las mantienen unidas, las moléculas se liberan y entran en estado gaseoso. Esta transición de líquido a gas se conoce como vaporización y puede ocurrir bajo dos condiciones:no ebullición o ebullición. Bajo la condición de no ebullición, la vaporización ocurre solo en la superficie y por debajo del punto de ebullición del líquido.

Esto se llama evaporación superficial y ocurre sin la formación de burbujas de vapor en el líquido a granel. Contrariamente, si la vaporización se produce en el punto de ebullición del líquido, se forman muchas burbujas de vapor en el líquido y el proceso se denomina ebullición. La ebullición no es un fenómeno superficial y ocurre en todos los puntos dentro del líquido.

La vaporización es un proceso endotérmico dependiente de la temperatura:cuanto mayor es el calor suministrado, mayor es la tasa de vaporización. La cantidad de energía necesaria para vaporizar un mol de un líquido se denomina calor molar de vaporización o entalpía molar de vaporización. Como la vaporización es un proceso endotérmico, su valor de entalpía es siempre positivo.

Las fuerzas intermoleculares influyen en la entalpía molar de vaporización. Por ejemplo, debido a la fuerte red de enlaces de hidrógeno entre las moléculas de agua, un mol de agua requiere una cantidad sustancial de energía térmica, alrededor de 40, 65 kilojulios, para transformarse en vapor de agua. En comparación, las fuerzas dipolo-dipolo más débiles entre las moléculas de acetona pueden superarse con solo 31, 3 kilojulios por mol de energía térmica.

El proceso inverso de la vaporización, es decir, la transición de gas a líquido, se llama condensación. Cuando las moléculas de gas colisionan con superficies sólidas o líquidas más frías, pierden calor. Estas colisiones múltiples dan como resultado una pérdida significativa de calor y las moléculas finalmente se condensan.

La condensación es, por lo tanto, un proceso exotérmico. Aunque la entalpía de condensación es negativa, su magnitud es la misma que la de la entalpía de vaporización. Cuando las transiciones opuestas ocurren en un sistema cerrado, el sistema alcanza un estado de equilibrio dinámico llamado equilibrio vapor-líquido.