Il vapore d'acqua è la forma gassosa dell'acqua, costituito da molecole di acqua che si sono vaporizzate a causa dell'aumento della temperatura. L'acqua diventa vapore acqueo quando viene portata alla temperatura di ebollizione, che è di 100°C a pressione atmosferica.
Densità del Vapore Acqueo
La densità del vapore d'acqua dipende dalla temperatura e dalla pressione. A temperatura ambiente e a pressione atmosferica standard, la densità del vapore d'acqua è di circa $0,6 kg/m^3$.
Diagramma di Fase dell'Acqua
Il passaggio di stato da liquido a vapore avviene attraversando la fase intermedia liquido+vapore. Se l'acqua viene portata all'ebollizione, la temperatura finale è uguale alla temperatura di ebollizione (Tf=Te).
Nel diagramma di fase, le linee orizzontali sono le isoterme nella regione del liquido+vapore, mentre le isocore sono curve ascendenti con pendenza più accentuata delle isobare.
Le isobare coincidono con le isoterme sotto la curva del vapore surriscaldato, mentre diventano curve ascendenti una volta raggiunta la curva limite superiore.
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Le isocore diventano rette parallele all'asse dell'entropia s, una volta raggiunta la curva del vapore.
Entalpia del Vapore Acqueo
L'entalpia (H) è una proprietà termodinamica definita come la somma dell'energia interna (U) e il prodotto della pressione per il volume (PV), che rappresenta il lavoro scambiato: H = U + PV.
Per il vapore saturo secco, H=0 a quella temperatura.
Il titolo di vapore (x) rappresenta il rapporto tra la massa del vapor saturo secco e la massa totale del miscuglio liquido+vapore. Le linee a titolo costante (isotitole) variano tra 0 ed 1, tutte uscenti dal punto critico Pc.
Considerando una miscela di massa m, si possono avere tre fasi: liquido, liquido+vapore, vapore surriscaldato.
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Esempi di Calcolo dell'Entalpia
A temperatura T=300°C alla pressione assoluta p=5bar, si ha un valore di entalpia specifica di h=≅3060 kJ/kg.
Per vapor saturo ad una pressione assoluta di 5 bar con titolo x=0,85, si trova un valore di entalpia specifica h≅2440 kJ/kg.
Tabella Valori di Esempio (Valori Indicativi)
La seguente tabella mostra alcuni valori indicativi delle proprietà del vapore acqueo a diverse condizioni:
| Pressione (bar) | Temperatura (°C) | Titolo (x) | Entalpia Specifica (kJ/kg) |
|---|---|---|---|
| 5 | - | 0.85 | 2440 |
| 5 | 300 | - | 3060 |
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