Pressione di vapore e superficie pvt
Salve!
Ripassando lo studio della superficie pvt mi è sorto il seguente dubbio:
Io so che la pressione di saturazione / pressione di vapore / tensione di vapore che dir si voglia è la pressione esercitata dal vapore in equilibrio termodinamico con la sua fase condensata a una data T in un sistema chiuso. Ad esempio, considerando un sistema cilindro pistone con dell’acqua liquida che mantengo a pressione costante (ad esempio quella atmosferica), ho Che quando raggiungo 100 gradi si comincia a formare il vapore nel mio sistema chiuso. Viceversa potrei dire che se sono a 100 gradi e si comincia a formare del vapore, allora sono a pressione atmosferica. E fin qui credo -spero- che sia tutto giusto.
Ciò su cui non avevo ben riflettuto e adesso non mi torna è la seguente cosa (o meglio vorrei una conferma):
Se sono nella zona bifase, la pressione a cui mantengo il mio sistema chiuso con acqua liquida e vapore (sempre quella ambiente, ad esempio) è data dalla somma della pressione del liquido e quella del vapore? (Solo che non credo proprio, dato che, per dirne una la pressione NON è una proprietà additiva.
Quindi se dico che la pressione del sistema è pari a quella ambiente intendo dire che la pressione di saturazione / pressione di vapore / tensione di vapore è pari a quella ambiente, vero? Poi, essendo per definizione il vapore in equilibrio con il liquido, allora sarà anche quella del liquido.
Ripassando lo studio della superficie pvt mi è sorto il seguente dubbio:
Io so che la pressione di saturazione / pressione di vapore / tensione di vapore che dir si voglia è la pressione esercitata dal vapore in equilibrio termodinamico con la sua fase condensata a una data T in un sistema chiuso. Ad esempio, considerando un sistema cilindro pistone con dell’acqua liquida che mantengo a pressione costante (ad esempio quella atmosferica), ho Che quando raggiungo 100 gradi si comincia a formare il vapore nel mio sistema chiuso. Viceversa potrei dire che se sono a 100 gradi e si comincia a formare del vapore, allora sono a pressione atmosferica. E fin qui credo -spero- che sia tutto giusto.
Ciò su cui non avevo ben riflettuto e adesso non mi torna è la seguente cosa (o meglio vorrei una conferma):
Se sono nella zona bifase, la pressione a cui mantengo il mio sistema chiuso con acqua liquida e vapore (sempre quella ambiente, ad esempio) è data dalla somma della pressione del liquido e quella del vapore? (Solo che non credo proprio, dato che, per dirne una la pressione NON è una proprietà additiva.
Quindi se dico che la pressione del sistema è pari a quella ambiente intendo dire che la pressione di saturazione / pressione di vapore / tensione di vapore è pari a quella ambiente, vero? Poi, essendo per definizione il vapore in equilibrio con il liquido, allora sarà anche quella del liquido.
Risposte
Quale pressione del liquido? Misurata dove?
Il sistema chiuso e' caratterizzato da un vano con vapore a 100C e pressione 1 atm. Quindi sul pelo del liquido agisce 1 atmosfera.
La pressione del liquido variera con $p=1atm+rhogh$
Il sistema chiuso e' caratterizzato da un vano con vapore a 100C e pressione 1 atm. Quindi sul pelo del liquido agisce 1 atmosfera.
La pressione del liquido variera con $p=1atm+rhogh$
Se io ho un sistema chiuso che viene mantenuto a pressione ambiente, vuol dire che equilibrio tra interno ed esterno del cilindro. Parte della mia domanda era quindi di chiarire se la pressione interna a cui mi riferisco è la cosiddetta pressione di vapore o pressione di saturazione.
Il termine di h della pressione del liquido credo possa essere ragionevolmente trascurato in un pistone di pochi cm.
Il termine di h della pressione del liquido credo possa essere ragionevolmente trascurato in un pistone di pochi cm.
Di nuovo, non e' chiaro cosa chiedi.
Cosa vuol dire "un sistema chiuso mantenuto a pressione ambiente"? Il sistema non lo mantieni. Semplicemente all'esterno avrai pressione atmosferica. Il pistone sta fermo se dentro hai liquido/fase a 100C.
Aumenti la temperatura, il pistone sale. Diminuisci la temperatura, il pistone scende (ci mandavano i treni a vapore con questo sistema).
Non capisco bene quale sia il tuo dubbio
Cosa vuol dire "un sistema chiuso mantenuto a pressione ambiente"? Il sistema non lo mantieni. Semplicemente all'esterno avrai pressione atmosferica. Il pistone sta fermo se dentro hai liquido/fase a 100C.
Aumenti la temperatura, il pistone sale. Diminuisci la temperatura, il pistone scende (ci mandavano i treni a vapore con questo sistema).
Non capisco bene quale sia il tuo dubbio
Il mio dubbio sta nel fatto che non capisco bene che valore di pressione e temperatura è riportato nel diagramma pvT dell’acqua.
Cioè, nella nota zona a campana (proiezione Tv ad esempio) di contemporanea presenza di vapore e liquido, quando io ad esempio leggo P=101325Pa e di conseguenza T=100C la pressione è riferita al vapore in equilibrio con il suo liquido o quale pressione?
Cioè, nella nota zona a campana (proiezione Tv ad esempio) di contemporanea presenza di vapore e liquido, quando io ad esempio leggo P=101325Pa e di conseguenza T=100C la pressione è riferita al vapore in equilibrio con il suo liquido o quale pressione?
O se è più chiaro: dalla proiezione della superficie pvt sul piano tv o anche pt ho delle curve. Quando sono nella zona monofase di vapore o liquido o solido è chiaro che la pressione riportata è quella della fase che ho al momento.
Ma se sono in zona bifase ho sia il liquido che il vapore (ad esempio). A questo punto la pressione che dico avere il sistema (P=101325pa a 100C) è la pressione di saturazione /pressione di vapore / tensione di vapore (che sono equivalenti) o cosa?
Più chiaro di così, nel mio dubbio, non riesco ad essere
Ma se sono in zona bifase ho sia il liquido che il vapore (ad esempio). A questo punto la pressione che dico avere il sistema (P=101325pa a 100C) è la pressione di saturazione /pressione di vapore / tensione di vapore (che sono equivalenti) o cosa?
Più chiaro di così, nel mio dubbio, non riesco ad essere
Per un composto puro come l'acqua in condizioni di equilibrio termodinamico le pressioni delle fasi coinvolte nell'equilibrio devono essere uguali, così come le temperature.
Grazie dRic!
Quindi, se poi sono in un sistema aperto, quello che conta è la pressione parziale del vapore nella miscela, vero?
Cioè: se la pressione parziale del vapore raggiunge il valore della pressione di saturazione, allora c’è equlibrio tra acqua e vapore e non può evaporare altra acqua, vero?
Quindi, se poi sono in un sistema aperto, quello che conta è la pressione parziale del vapore nella miscela, vero?
Cioè: se la pressione parziale del vapore raggiunge il valore della pressione di saturazione, allora c’è equlibrio tra acqua e vapore e non può evaporare altra acqua, vero?
Più che aperto, direi in un sistema multicomponenete chiuso. In un sistema aperto potresti non raggiungere condizioni di equilibrio (ad esempio le pozzanghere evaporano perché la pressione parziale dell'acqua nell'atmosfera è così insignificante -perché l'atmosfera è grande- che anche se parte dell'acqua della pozzanghera evapora non si raggiunge l'equilibrio bifase... infatti evapora tutta! e quindi se consideri il sistema aperto "pozzanghera" vedi che è un bel casino). A parte questa piccola parentesi, se tu hai un sistema chiuso multicomponenete (a.k.a una miscela) allora sì, l'equilibrio impone che la tensione di vapore liquido $A$ eguagli la pressione parziale del vapore del composto $A$. Per un sistema aperto tutto si complica perché devi considerare gli scambi di materia con l'esterno...
Grazie ancora.
Ma per capire meglio un’ultima Cosa: quella comunemente chiamata “pressione di saturazione” (che è univoca per una data temperatura) ti torna che sia la pressione alla quale l’acqua passa da liquido a vapore? (Fino a che non si sarà raggiunta la curva limite superiore e da là avrò vapore surriscaldato).
Inoltre fisicamente Perché ad esempio l’acqua della pozzanghera evapora? Ciò che ho capito è che se sono a una certa temperatura ho una certa pressione di saturazione che determina una certa umidità relativa (rapporto tra pressione parziale del vapore nella miscela di aria umida e pressione di saturazione). Se tale umidità relativa è minore del 100% ho evaporazione. Eppure mi sembra troppo “semplice” e ho paura di perdere qualcosa... non saprei.
Ma per capire meglio un’ultima Cosa: quella comunemente chiamata “pressione di saturazione” (che è univoca per una data temperatura) ti torna che sia la pressione alla quale l’acqua passa da liquido a vapore? (Fino a che non si sarà raggiunta la curva limite superiore e da là avrò vapore surriscaldato).
Inoltre fisicamente Perché ad esempio l’acqua della pozzanghera evapora? Ciò che ho capito è che se sono a una certa temperatura ho una certa pressione di saturazione che determina una certa umidità relativa (rapporto tra pressione parziale del vapore nella miscela di aria umida e pressione di saturazione). Se tale umidità relativa è minore del 100% ho evaporazione. Eppure mi sembra troppo “semplice” e ho paura di perdere qualcosa... non saprei.
In merito alla pozzanghera, forse il motivo è proprio quello che ho detto... perché se l’umidità relativa è minore del 100% e cioè la pressione parziale del vapore non ha raggiunto la Pressione di saturazione allora non c’è equilibrio da vapore e sua fase condensata. Questo ci sarà quando la pressione parziale del vapore avrà raggiunto la pressione di saturazione che compete a quella temperatura.
Solo che.... pensando al caso del sistema chiuso, anche se sono alla pressione di saturazione (nella
Zona bifase) il passaggio da liquido a vapore avviene comunque fino a quando non c’è piu liquido... e allora la motivazione data non mi torna più :/
Solo che.... pensando al caso del sistema chiuso, anche se sono alla pressione di saturazione (nella
Zona bifase) il passaggio da liquido a vapore avviene comunque fino a quando non c’è piu liquido... e allora la motivazione data non mi torna più :/
Non sono pratico con il lessico quindi non so dirti cosa si intende... suppongo sia la banale tensione di vapore come dici tu.
Comunque una pozzanghera evapora perché non ho equilibrio! (Era quello che cercavo di dirti prima) . In un sistema aperto l'acqua diffonde in atmosfera e quindi non ha molto senso cercare di inquadrare la questione con la termodinamica dell'equilibrio... proprio perché non siamo all'equilibrio.
Comunque, se proprio ci godi a ragionare con le pressioni parziali allora sappi che, se approssimi l'atmosfera locale come un sistema chiuso:
$P_{H_2O}^{vap}(T) = P*y_{H_2O}$
quindi, in condizioni di equilibrio, dovresti avere $y_{H_2O} = {P_{H_2O}^{vap}} /P$ che a $T=20°C$ viene circa 0.02 se non ho cannato i conti. Se la concentrazione di vapore acqua in aria è minore allora la pozzanghera evapora, se no no. Non mi ricordo bene come funziona l'umidità relativa, ma a mio parere è una complicazione inutile.
Comunque una pozzanghera evapora perché non ho equilibrio! (Era quello che cercavo di dirti prima) . In un sistema aperto l'acqua diffonde in atmosfera e quindi non ha molto senso cercare di inquadrare la questione con la termodinamica dell'equilibrio... proprio perché non siamo all'equilibrio.
Comunque, se proprio ci godi a ragionare con le pressioni parziali allora sappi che, se approssimi l'atmosfera locale come un sistema chiuso:
$P_{H_2O}^{vap}(T) = P*y_{H_2O}$
quindi, in condizioni di equilibrio, dovresti avere $y_{H_2O} = {P_{H_2O}^{vap}} /P$ che a $T=20°C$ viene circa 0.02 se non ho cannato i conti. Se la concentrazione di vapore acqua in aria è minore allora la pozzanghera evapora, se no no. Non mi ricordo bene come funziona l'umidità relativa, ma a mio parere è una complicazione inutile.
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