L'ebollizione è un fenomeno fisico che consiste nel passaggio violento di un corpo dallo stato liquido allo stato aeriforme. A differenza dell’evaporazione, l’ebollizione è un processo che richiede energia.
Il Processo di Ebollizione
Nell’interno di un liquido si formano bolle di vapore, le quali, dilatandosi per effetto termico, sotto l’azione della spinta di Archimede, giungono sulla superficie del liquido ove, in condizioni opportune di temperatura del liquido e di pressione esterna, si rompono liberando il vapore in esse contenuto. Ciò si verifica quando la temperatura del liquido è divenuta tale che la tensione del vapor saturo contenuto nelle bolle, uguagliata la pressione esterna, tende a superarla.
La temperatura alla quale il fenomeno si manifesta si chiama punto o temperatura di ebollizione; questa varia da sostanza a sostanza, dipendendo altresì dalla pressione dell’ambiente esterno (cresce con il crescere di questa). Per una data sostanza si chiama invece punto o temperatura normale di ebollizione la temperatura a cui quella sostanza bolle alla pressione normale (1 atm = 1,01325‧105 Pa). Quando si voglia ottenere l’ebollizione di un liquido a temperatura superiore a quella normale occorre aumentare la pressione esterna.
Portato che sia il liquido al punto di ebollizione corrispondente alla pressione esterna, occorrerà poi continuare a somministrare calore perché avvenga l’ebollizione.
Calore Latente di Vaporizzazione
La quantità di calore necessaria a fare evaporare l’unità di massa di liquido portato a temperatura di ebollizione si chiama calore (latente) di vaporizzazione.
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Per l’acqua alla temperatura di 100 °C il calore latente vale 539 Kcal/kg (2257 kJ/kg): per far evaporare un kg di acqua a 100 °C occorre una quantità di calore circa 5,39 volte maggiore di quella necessaria per riscaldare la stessa quantità di acqua da 0 °C a 100 °C.
Il verificarsi del fenomeno dell’ebollizione è condizionato, in maniera essenziale, dalla presenza nel liquido di gas disciolti: in assenza di questi si possono verificare fenomeni di surriscaldamento e il passaggio allo stato aeriforme avviene allora bruscamente, con carattere talora esplosivo, non appena venga turbato l’equilibrio metastabile del liquido surriscaldato.
Come la fusione, anche l'ebollizione è un processo che richiede energia. Il calore latente di ebollizione (λe) è la quantità di energia necessaria per far evaporare completamente 1 grammo di sostanza alla temperatura di ebollizione (100°C alla pressione di 1 atmosfera). Il calore latente di ebollizione viene impiegato per indebolire le forze di coesione tra le particelle del liquido, permettendo loro di allontanarsi fino a passare allo stato di vapore.
La temperatura di ebollizione di una soluzione è sempre più elevata di quella del solvente puro: così, l’acqua satura di sale ha punto di ebollizione superiore.
Ebullioscopia
Sul fenomeno dell’innalzamento del punto di ebollizione è basata una parte della chimica fisica, la ebullioscopia, che studia appunto le variazioni del punto di ebollizione delle soluzioni in funzione della loro concentrazione ed è uno dei metodi per la determinazione dei pesi molecolari. Occorre ricordare che:
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- La soluzione di una sostanza in un solvente ne innalza il punto di ebollizione a causa dell’abbassamento della tensione di vapore del solvente provocata dal soluto (se questo è meno volatile, cioè ha una tensione di vapore inferiore al solvente);
- Sciogliendo in 1000 g di uno stesso solvente una mole di sostanze diverse non volatili che non si dissociano né polimerizzano, si ha lo stesso innalzamento del punto di ebollizione, che ha il nome di costante ebullioscopica, K;
- Sciogliendo in una determinata quantità di solvente, per es. in 1000 g, una massa P di una data sostanza di peso molecolare M si ha un innalzamento del punto di ebollizione Δ=KP/M.
Di qui, misurando Δ, quando siano noti K e P, si può ricavare M: è il cosiddetto metodo ebullioscopico, introdotto da E. Beckmann (1890) per la determinazione dei pesi molecolari di sostanze in soluzione diluita.
Tabella dei Valori di Calore Latente
| Sostanza | Temperatura di Ebollizione (°C) | Calore Latente di Vaporizzazione (kJ/kg) |
|---|---|---|
| Acqua | 100 | 2257 |
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