Ejemplo de Ebullición

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Autor: Redacción Ejemplode.com, año 2017

Se llama Ebullición a la transición entre el líquido y el vapor o el gas de la sustancia. Para comprender mejor el comportamiento de la materia, es conveniente estudiar sus cambios de estado. Cuando estos cambios suceden es porque ha ocurrido una alteración en la organización interna de la sustancia: un aumento en el movimiento de las unidades (ya sean átomos o moléculas) que la componen. En este caso se expondrá el evento en que un líquido se transforma en un vapor o gas.

Esto generalmente se logra con un aumento de temperatura (calentando), o una disminución de la presión que afecta la sustancia (liberándola). Nos enfocaremos en el cambio de estado por aumento de temperatura.

Entenderemos el fenómeno con mayor facilidad citando el Agua como ejemplo.

Para convertir el agua líquida en un agua con propiedades de vapor o gas, se requiere invertir una cantidad considerable de energía, primero para hacer ascender la temperatura a los 100°C. Nada menos que 4.186  J/g  ó 1  cal/g  para cada °C necesario. A este valor se le denomina Calor específico, y es diferente para cada sustancia y condición en que ésta se encuentre.

Si el agua ya se encuentra a 100°C en condiciones normales de presión, nos encontramos en el Punto de ebullición. Es necesario aplicar una porción de energía para agitar más las moléculas, llamado Calor latente de Vaporización, que para el agua es:

Las magnitudes de los calores latentes, en comparación con los de otras sustancias, son altos en el Agua. Esto se debe a la presencia de los Enlaces por Puente de Hidrógeno, que brindan estabilidad estructural al Agua.

Se llama Ebullición a la transición entre el líquido y el vapor o el gas de la sustancia.

Cuando se tiene, por ejemplo, el agua líquida en una olla y se le calienta llegando a los 100°C, se vuelve notorio que hay burbujas brotando desde el sitio de calefacción hacia arriba, donde la presión del líquido es menor. La ebullición es precisamente ese fenómeno de surgimiento de burbujas, que no son más que agua ya convertida en vapor, que ascienden a través del líquido en calentamiento, en busca de un entorno más ligero. El vapor aún contiene partículas líquidas, por eso no se le considera gas.

Punto de ebullición del agua.

Los puntos de ebullición difieren a lo largo y ancho de toda la tabla  periódica entre las sustancias puras constituidas de átomos de un solo tipo, y de las que tienen una constitución molecular. Además, varían en las mezclas, dependiendo de la proporción de cada componente.

Aquellos elementos que son gases a temperatura ambiente, son líquidos y hasta sólidos a temperaturas cercanas al cero absoluto. A continuación se citan varios ejemplos de puntos de ebullición.

Ejemplos de Punto de Ebullición:

Sustancia

Punto de Ebullición

Agua (H2O)

100°C

Aire

-191 °C

Aluminio (Al)

1800°C

Hidrógeno (H)

-225°C

Hierro (Fe)

2450°C

Oro (Au)

2500°C

Oxígeno (O2)

-184°C

Plata (Ag)

1955°C

Plomo (Pb)

1525°C

Helio (He)

-268.83°C

Neón (Ne)

-245.92°C

Argón (Ar)

-185.81°C

Kriptón (Kr)

-151.70°C

Xenón (Xe)

-106.60°C

Radón (Rn)

-62°C

Modificación del Punto de Ebullición

Punto de Ebullición afectado por la concentración de las Soluciones

El punto de Ebullición se emplea continuamente en la Operación Unitaria de Evaporación. La sustancia de trabajo en una Evaporación es una solución binaria (de dos componentes: Soluto y Disolvente), con una determinada proporción de Soluto y Disolvente. El objetivo de la Evaporación es separar una determinada cantidad del Disolvente, para tener como producto final una Solución Más Concentrada.

Al disolvente puro le corresponde un punto de ebullición, comprobable cuando se somete a calentamiento. Pero cuando está presente en una mezcla, como la Solución, el punto de ebullición se ve alterado por la cantidad de soluto que le acompañe. El disolvente, al estar físicamente involucrado con el soluto, es parte de una mezcla, cuyo punto de ebullición depende ahora de todos los componentes que la integren.

Al estar presente el Soluto en la Solución, genera cierta Retención Física, por así decirlo, del Disolvente, por lo que se vuelve más difícil llevar la mezcla al punto de ebullición. La temperatura requerida tendrá que ser mayor. A este brinco se le llama Aumento del Punto de Ebullición (APE) ó Elevación del Punto de Ebullición (EPE).

El Aumento del Punto de Ebullición se puede calcular con base en la proporción correspondiente al Soluto. Hay gráficos llamados Nomogramas, que muestran el comportamiento de cada solución.

Punto de Ebullición afectado por la Presión

Cuando una Sustancia líquida, ya sea pura o una mezcla, se somete a calentamiento a condiciones de presión normales, es predecible su punto de ebullición. Por ejemplo, como ya se mencionó, el Agua tiene un punto de Ebullición de 100°C. Es un dato sabido por todos. Pero corresponde únicamente a las condiciones de presión de 1 atmósfera = 101325 Pascal = 760 mmHg.

El punto de Ebullición se va a modificar si alteramos la presión a la que se somete la solución.

Cuando aplicamos una Presión positiva a la sustancia durante el calentamiento, estaremos forzándola a que se mantenga más ordenada que de costumbre. Esto tiene como consecuencia que se requerirá una temperatura mayor para llevar a la sustancia a la agitación del Punto de Ebullición.

Cuando aplicamos una Presión negativa o de vacío, permitimos que la sustancia se encuentre más liberada, y con una mejor oportunidad de movimiento. Como consecuencia, la temperatura para llevarla a la agitación del Punto de Ebullición será menor, más fácil de alcanzar. Por eso en los Evaporadores se emplea una red de vacío para facilitar la tarea.

Por ejemplo, en una Olla Express, Los alimentos se encuentran en un medio líquido, que será calentado para el proceso de cocimiento. Las temperaturas que se manejan son altas, por lo que el líquido llegará al punto de ebullición en un momento. Sin embargo, el Diseño de la Olla Express sella el sistema para que ningún vapor escape.

El vapor generado que se queda dentro, eleva por sí mismo la presión, y tal presión como consecuencia mantendrá el resto del líquido en su estado. Conviene tener el líquido en esa presión, porque su temperatura aumentará, lo que es útil para el proceso de cocimiento de los alimentos inmersos en él.

Citado APA: (A. 2017,04. Ejemplo de Ebullición. Revista Ejemplode.com. Obtenido 04, 2017, de http://www.ejemplode.com/37-fisica/4458-ejemplo_de_ebullicion.html)

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Autor: Redacción Ejemplode.com, año 2017

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