¿Qué es el calor de vaporización?

El calor de vaporización, ΔH _vap , a veces llamado entalpía de vaporización, es la cantidad de energía necesaria para convertir un líquido en vapor en el punto de ebullición. Esta energía es independiente de cualquier componente resultante de un aumento de la temperatura. El calor de vaporización a menudo se mide a presión atmosférica y al punto de ebullición ordinario, aunque ese no es siempre el caso. Como el punto de ebullición de cualquier líquido varía con la presión circundante y el calor de vaporización también depende de esa presión, el calor de vaporización de un líquido debe depender de la temperatura. Los gráficos bidimensionales (2-D) representan una relación simple y casi parabólica para los líquidos más comunes.

Hay muchas influencias que deben tenerse en cuenta para que el proceso de ebullición o vaporización se entienda completamente. Entre ellas se encuentran las fuerzas de unión intermoleculares, como las fuerzas de van der Waal, que incluyen al menos las fuerzas de dispersión de Londres, y las fuerzas de enlace de hidrógeno mucho más fuertes, si corresponde. Se debe incluir el trabajo necesario para expandir el gas. Además, en su mayor parte, la energía potencial del líquido se ha convertido en energía cinética en el gas. Es erróneo suponer que toda esta energía cinética existe en forma de energía traslacional; parte de ella se convierte en energía rotacional y energía vibratoria.

En un nivel más básico, un modelo conceptual descrito por primera vez en 2006 en la revista Fluid Phase Equilibria es prometedor. En ese modelo, los datos empíricos para 45 elementos coincidieron bien cuando se hicieron dos supuestos: la superficie de un líquido es flexible y una partícula usa toda su energía latente para liberarse de las partículas que bloquean su escape: la resistencia superficial. En este estudio, el área de superficie máxima que puede contener una partícula en su líquido circundante se usó en los cálculos. Las pequeñas desviaciones entre los cálculos y la realidad se explicaron en términos de aproximaciones, como la aproximación de la esfera rígida para los átomos.

El calor de la vaporización es de considerable importancia para los aparatos de destilación industrial. También es importante en situaciones en las que se debe considerar la presión de vapor, como en el diseño y la función de las plantas de calentamiento por vapor. Una expresión matemática de especial interés a este respecto es la ecuación de Clausius-Clapeyron. Esta ecuación combina el calor de vaporización con las presiones y temperaturas del sistema. Usando la ecuación, a partir de una temperatura y presión de vapor particulares, se puede determinar una segunda presión de vapor a otra temperatura.