pressione del vapore aria umida

[lisdap]

Ciao, non riesco a capire questa cosa. Supponiamo di avere aria secca in un recipiente rigido. Aggiungiamo tramite ugelli presenti nel recipiente vapore acqueo; si arriverà ad un momento in cui anche la più piccola quantità di vapore acqueo aggiunta all'aria secca condenserà. In tali condizioni, l'aria nel recipiente è detta satura ed occupa un volume V, ad una pressione p e temperatura T. La locuzione aria satura è impropria, bisognerebbe parlare di vapore saturo ma credo ci siamo capiti. Ora, per la legge di Dalton, la somma della pressione parziale del vapore e dell'aria secca, cioé le pressioni che il vapore e l'aria secca eserciterebbero nel recipiente di volume V a T, è uguale alla pressione dell'aria satura nel recipiente.

Quello che non capisco è perché la pressione del vapore, cioé la pressione parziale del vapore, è uguale alla pressione di saturazione dell'acqua a T. Non riesco a capirlo. Se io idealmente risucchio dal recipiente l'aria secca, mi rimane nel recipiente solo vapore, e la pressione che esso esercita nel recipiente è ovviamente minore di p ed è appunto la pressione parziale del vapore. In tali condizioni, mi sembra di intuire che il vapore non è più saturo. Il vapore è saturo nel recipiente insieme all'aria secca. Se io però tolgo idealmente l'aria secca, il vapore che rimane nel recipiente dovrebbe diventare vapore surriscaldato. E quindi la sua pressione parziale non può eguagliare quella di saturazione dell'acqua a T....dove sbaglio? Grazie a tutti:)

[Faussone]

La pressione di vapor saturo è la pressione che il vapore ha ad una data temperatura prima di condensare, pertanto se si ha vapor d'acqua con acqua liquida in condizioni stazionarie, ad una data temperatura, la pressione che ha il vapore deve per forza essere quella di saturazione: se la pressione del vapore fosse minore infatti, allora dell'acqua liquida evaporerebbe ancora facendo aumentare la pressione di vapore, se la pressione di vapore fosse maggiore invece saremmo in condizioni di soprassaturazione e parte del vapore dovrebbe condensare, facendo diminuire la pressione del vapore.
In presenza di aria non cambia nulla, basta sostituire a quanto detto prima il termine pressione col termine pressione parziale. Per riprendere quello che hai scritto tu se si toglie tutta l'aria dal recipiente la pressione parziale di vapore diventa pressione di vapore, ma il suo valore, a parità di temperatura, rimane lo stesso: è il concetto stesso di pressione parziale. Pertanto se il vapor d'acqua era saturo tale rimane.
Quanto detto si intende nelle ipotesi in cui è applicabile la legge delle pressioni parziali, che comunque vale nella maggior parte dei casi pratici.

[lisdap]

Ciao Faussone, innanzitutto grazie per aver risposto. Diciamo che ancora non ho le idee chiare su questa cosa, anche se ho chiarito molte cose sulla termodinamica. Anche se apparentemente c'entra poco con la domanda che ho fatto, volevo sapere se eri d'accordo su quanto scriverò. Abbiamo un gas in un cilindro con pistone, e il sistema si trova alla pressione atmosferica (trascurando il contributo dovuto al peso del pistone). Non interessa se il sistema sia isolato termicamente o non. Sperimentalmente, se con la mano muoviamo rapidamente verso il basso/verso l'alto il pistone, la temperatura del gas aumenterà/diminuirà. Ora tutto ciò può essere spiegato in modo macroscopico con i principi della termodinamica, ma a livello microscopico che succede? Io avevo pensato a questo. Supponiamo di lanciare una palla da tennis contro un muro rigido e fermo. La velocità di impatto e la velocità di repulsione della palla è circa la stessa. Supponiamo ora di lanciare la palla contro una barriera rigida che però si muove nello stesso verso della palla (a velocità minore della palla): la velocità di ritorno della palla è minore della velocità di urto. In altre parole la palla viene frenata urtando contro una barriera rigida mobile che si muove nel suo stesso verso. Se la palla viene lanciata contro una barriera rigida che si muove verso di essa, la velocità di ritorno è maggiore della velocità di urto, e quindi la palla viene accelerata. A livello microscopico, quando noi alziamo il pistone (facciamo espandere il gas), le particelle che urtano contro il pistone vengono respinte a una velocità minore, cioé vengono rallentate dal pistone, e quindi la temperatura diminuisce. Viceversa se comprimiamo il gas. Ti sembra ragionevole una simile spiegazione? Premetto che non ho mai letto ciò su un libro, per cui non ne sono sicuro della validità. Ciao.

[Faussone]

Quello che hai scritto è corretto, deriva dalla teoria cinetica dei gas.
Non ho capito però cosa c'entra con la questione pressione di vapore e aria umida..

[lisdap]

Ciao Faussone, bene. Si, non c'entra molto, quindi ora ritorniamo alla questione del vapore. Io ancora non ho capito bene questo fatto. Abbiamo un recipiente vuoto rigido dal volume fissato che contiene aria secca. Tramite ugelli presenti nel recipiente, inserisco vapore d'acqua all'interno. Il vapore si miscela con l'aria secca, così come lo zucchero (soluto) si miscela nel solvente acqua, e la pressione del miscuglio nel contenitore aumenta. A un certo punto la soluzione aria secca/vapore d'acqua diventa satura ed ogni ulteriore aggiunta di vapore condensa. La soluzione satura ottenuta ha un volume V, una pressione p e una temperatura T. Essa è formata in primo luogo da aria secca e vapore, che hanno pressioni parziali pa e pv. La pressione parziale di un gas che si trova in una miscela a p,V,T è la pressione che eserciterebbe da solo a V e T. Quindi, ovviamente, pv e pa sono minori di p e la loro somma dà p. Non riesco a capire perché pv=p saturazione acqua a T.

Come ho detto sopra, supponiamo che idealmente rimuovo dalla soluzione satura l'aria secca: mi rimarra solo vapore, la cui pressione effettiva è pv. Questo vapore che mi rimane è saturo? Ecco, il mio dubbio sta qui. Il vapore che mi rimane dovrebbe essere saturo, altrimenti non può essere pv=p saturazione acqua a T. Tuttavia non riesco a capire come possa essere saturo. Forse perché nella soluzione satura il vapore non interagisce con l'aria secca? Quando la soluzione diventa satura, il vapore anche è saturo. Tuttavia il vapore non è influenzato dalla presenza dell'aria secca, e quindi rimuovendola idealmente continua ad essere saturo, e quindi pv=p sat. a T. E' questo il motivo?

Ti ringrazio.

[navigatore]

Salve ragazzi, permettete un piccolo intervento?

Mi sembra di aver capito che Faussone abbia prospettato una situazione in cui nel recipiente c'è, in condizioni stazionarie, dell'acqua liquida e del vapore . Infatti dice Fausssone :

se si ha vapor d'acqua con acqua liquida in condizioni stazionarie, ad una data temperatura, la pressione che ha il vapore deve per forza essere quella di saturazione …

e poi ne dà la giusta spiegazione: le due fasi devono essere in equilibrio, perché se aggiungi altro vapore questo condensa, e viceversa se ne togli l'acqua liquida evapora. E questo vale se c'è o non c'è anche dell' aria nel recipiente.

Invece Lisdap sta parlando solo di aria secca inizialmente presente nel recipiente. In esso, viene introdotto del vapore d'acqua , e la pressione aumenta, ma il vapore inizialmente non è saturo : basta pensare di introdurre poche molecole di acqua, che rimangono allo stato di vapore (dipende dagli altri parametri di stato ovviamente!) . Prima che giunga a saturazione questo vapore , ce ne vuole dell'altro, e poi dell'altro ancora, fino a che si raggiunge la pressione di saturazione a quella temperatura.

Dico bene ? Forse questo non era chiaro dall'inizio.

[Faussone]

[....] supponiamo che idealmente rimuovo dalla soluzione satura l'aria secca: mi rimarra solo vapore, la cui pressione effettiva è pv. Questo vapore che mi rimane è saturo?

Ciao. Sì rimane saturo.

Ecco, il mio dubbio sta qui. Il vapore che mi rimane dovrebbe essere saturo, altrimenti non può essere pv=p saturazione acqua a T. Tuttavia non riesco a capire come possa essere saturo. Forse perché nella soluzione satura il vapore non interagisce con l'aria secca?

Esatto, non interagisce, in altre parole il volume occupato dalle molecole di aria si può trascurare e il vapor d'acqua si comporta come se l'aria non ci fosse (e viceversa), per questo si applica la legge delle pressioni parziali.

Quando la soluzione diventa satura, il vapore anche è saturo. Tuttavia il vapore non è influenzato dalla presenza dell'aria secca, e quindi rimuovendola idealmente continua ad essere saturo, e quindi pv=p sat. a T. E' questo il motivo?

Sì, ti sei risposto da solo.


@navigatore
Non ho colto il tuo intervento, una volta che si ha aria umida satura non capisco che differenza ci sia se prima ci fosse stata aria secca sola o no.

[navigatore]

Mi sembra che abbiate fatto riferimento a situazioni iniziali diverse.
Se nel recipiente c'è inizialmente solo aria secca, e introduci poche molecole d'acqua, queste non condensano, no? Ce ne vuole abbastanza (dipende dai parametri di stato, ripeto) per arrivare alla saturazione.

Questo è ciò che volevo dire.

[Faussone]

Ho capito, ma non credo fosse quello il dubbio di lisdap, almeno da come ho inteso io.

[lisdap]

Grazie Faussone!