Cosa causa la condensa e l’evaporazione?

L’evaporazione e la condensazione fanno parte del ciclo naturale dell’acqua. Sono processi fisici grazie ai quali questa sostanza cambia stato: da liquido a gassoso e da gassoso a liquido. Il sole riscalda l’acqua e la fa evaporare, trasformandola in vapore. Le correnti d’aria trasportano il vapore nell’atmosfera, dove c’è una temperatura più bassa. Ciò provoca la condensazione del vapore acqueo e la formazione di nubi. Le particelle delle nuvole entrano in contatto e cadono sotto forma di precipitazioni, che possono essere pioggia, neve o grandine.

Successivamente, l’acqua che cade nelle precipitazioni diventa parte di acque sotterranee, laghi e fiumi, che sfociano nei mari e negli oceani, da cui il ciclo ricomincia.

Tuttavia, i processi di evaporazione e condensazione avvengono anche artificialmente, nei laboratori e nell’industria. Questi due processi non avvengono solo con l’acqua, ma anche con altre sostanze.

cos’è l’evaporazione

Oltre ad essere un processo che fa parte del ciclo dell’acqua, l’evaporazione implica una transizione in cui una sostanza che si trova allo stato liquido passa allo stato gassoso. Questo viene fatto solo sulla superficie tra il liquido e il gas. L’evaporazione è il processo opposto della condensazione.

L’evaporazione differisce dall’ebollizione perché, come accennato in precedenza, è un processo che avviene in superficie e non all’interno del liquido. Questo è un processo endotermico perché richiede calore per ottenere il cambiamento di fase. Il calore è necessario per vincere le forze di coesione molecolare che caratterizzano lo stato liquido. È importante anche durante la sua espansione, quando il liquido sta vaporizzando.

L’evaporazione è anche un metodo utilizzato per separare i componenti di miscele solide o liquide. All’aumentare della temperatura, le molecole delle sostanze liquide diventano gassose e si disperdono nell’aria. Gli altri componenti rimangono nel contenitore.

Allo stesso modo, anche l’evaporazione può essere definita un “processo di raffreddamento”. Questo perché rimuove il calore dall’aria circostante. Un chiaro esempio di ciò è il sudore umano, che “raffredda” il corpo grazie alla sua evaporazione per mantenere la temperatura corporea.

Come avviene l’evaporazione

Affinché le molecole d’acqua passino da uno stato liquido a uno stato gassoso, devono acquisire energia termica. Lo fanno scontrandosi con altre molecole d’acqua. Pertanto, il processo di evaporazione è strettamente correlato al movimento delle molecole e all’aumento della temperatura. Se c’è una temperatura più alta, le molecole si muovono più velocemente e l’evaporazione avviene più rapidamente. Ciò è influenzato anche dalla velocità di diffusione della sostanza. Ad esempio, l’acetone evapora molto più velocemente dell’acqua.

Quando le molecole d’acqua raggiungono i 100 gradi Celsius, hanno l’energia cinetica necessaria per diventare un gas. Ma anche a temperature più basse, alcune particelle sulla superficie possono avere energia sufficiente per vincere le forze dello stato liquido ed evaporare.

Maggiore è la temperatura dell’acqua, maggiore è la probabilità che vi siano particelle con sufficiente energia cinetica per evaporare. Per questo motivo la radiazione solare facilita questo processo, poiché fornisce energia alle particelle. Infatti le particelle che evaporano sono quelle a più alta energia. A causa di ciò, il resto delle particelle perde energia e quindi la loro temperatura si riduce. Questo è il motivo del raffreddamento di un botijo ​​sotto il sole.

Sulla velocità di evaporazione intervengono anche altri fattori importanti: la pressione, l’umidità dell’aria, il vento e la superficie dove si trova il liquido. L’evaporazione avverrà più velocemente da una piccola area che da una più grande.

Inoltre, non tutti i liquidi evaporano alla stessa velocità, come nel caso dell’alcool o del comune olio da cucina. La velocità di evaporazione dipenderà dalle proprietà di ciascuna sostanza e dalle condizioni a cui è esposta.

Esempi di evaporazione

Ci sono numerosi esempi di evaporazione. Alcuni di loro sono:

• La formazione delle nuvole: il sole riscalda l’acqua del mare e il vapore acqueo che evapora sale spinto dalle correnti di aria calda e forma le nuvole.
• Capi bagnati che vengono asciugati dopo essere stati appesi: la temperatura più alta quando si appendono i capi al sole, utilizzando un’asciugatrice o avvicinandoli a un termosifone, permette l’evaporazione dell’acqua che impregna i capi.
• Il vapore che fuoriesce da una pentola durante la cottura: si produce quando l’acqua inizia a bollire.
• L’evaporazione dell’alcool a temperatura ambiente: dovuta all’elevata diffusione di questa sostanza.
• Fumo da una tazza di caffè caldo.
• Il terreno umido che si asciuga.
• La scomparsa delle pozzanghere che si formano con la pioggia.
• Sudore corporeo.
• L’evaporazione dell’acqua di mare salata, grazie alla quale si ottiene il sale marino.
• Il ciclo dell’acqua: l’evaporazione è una parte importante del ciclo dell’acqua in natura. Quando le particelle d’acqua ricevono abbastanza energia termica, evaporano. Poi cadono come precipitazione e alla fine ritornano al mare.

cos’è la condensa

La condensazione è il processo opposto all’evaporazione perché consente il passaggio dell’acqua dallo stato gassoso alla fase liquida. Ciò si verifica quando la pressione del vapore acqueo è maggiore della pressione del vapore di saturazione.

Può anche essere indicato come un “processo di riscaldamento”. Sebbene quando l’acqua evapora, deve verificarsi un raffreddamento affinché si condensi, il calore viene rilasciato nell’aria circostante.

Un esempio molto comune di condensazione in natura è la rugiada, che è il vapore acqueo che, quando la temperatura scende all’alba, si condensa e ricade in superficie.

Il processo di condensazione dipende dalla pressione, dalla temperatura e dalla saturazione dell’aria. Quando la temperatura scende al “punto di rugiada”, l’energia cinetica delle molecole si riduce e questo facilita la condensazione.

Come avviene la condensazione

Affinché si verifichi la condensa, l’acqua deve perdere energia cinetica (l’energia del movimento). Le particelle di vapore acqueo hanno una grande energia tra le loro molecole e questo provoca molto movimento tra di loro, permettendo loro di allontanarsi. Quando questa energia viene persa, a causa della perdita di energia termica, oa causa di un cambiamento di pressione, le molecole d’acqua rallentano e si avvicinano, diventando un liquido.

La quantità di vapore acqueo in una massa d’aria è chiamata “umidità assoluta”. Invece, la quantità di vapore acqueo che la massa d’aria contiene rispetto alla quantità totale di vapore che può accumulare è l'”umidità relativa”. Il punto di rugiada viene raggiunto quando l’aria diventa satura, cioè quando c’è un’umidità relativa del 100%. Questo ovviamente varia a seconda della pressione e della temperatura. Maggiore è l’umidità relativa, maggiore è la velocità di condensazione del vapore in una massa d’aria.

Esempi di condensazione

Alcuni esempi comuni di condensa sono:

• Rugiada: l’abbassamento di temperatura che si verifica nelle prime ore del mattino favorisce la condensazione del vapore acqueo presente nell’aria e si deposita sotto forma di goccioline sulle superfici. Quando la temperatura sale con l’alba, la rugiada evapora e ricomincia il ciclo di evaporazione e condensazione.
• Nebbia: i banchi di nebbia sono particelle d’acqua sospese che si condensano quando entrano in contatto con superfici più fredde, come i vetri delle finestre.
• La pioggia: quando le nuvole si scontrano, avviene la precipitazione delle particelle d’acqua che si sono condensate, formando così la pioggia.
• Goccioline d’acqua che compaiono nelle bevande fredde: la superficie di una lattina fredda ha una temperatura inferiore a quella dell’ambiente, quindi riceve umidità dall’aria circostante, che condensa formando goccioline d’acqua.
• L’acqua rilasciata dai condizionatori: perché assorbono l’umidità dall’aria, che è a una temperatura molto più bassa di quella esterna, e la condensano.
• Uno specchio che si appanna: quando si fa una doccia calda, il vapore acqueo aderisce alle superfici più fredde e si condensa appannando specchi e altri oggetti.
• Appannamento degli occhiali da sub: l’aria tra il vetro degli occhiali da sub e il nostro viso contiene vapore acqueo che a sua volta deriva dal sudore. Trovandosi nell’acqua, la cui temperatura è inferiore a quella dell’aria, il vapore acqueo condensa e appanna il vetro degli occhiali.
• Respirazione: se respiriamo vicino a un pezzo di vetro o in un luogo dove c’è una bassa temperatura e molta umidità, vedremo il vapore acqueo come piccole gocce o un vapore biancastro. Ciò si verifica perché l’aria nei nostri polmoni ha una temperatura più alta rispetto alla superficie o all’ambiente esterno. Pertanto, si condensa e diventa visibile.
• Il ciclo dell’acqua: come l’evaporazione, la condensazione è una parte essenziale del ciclo dell’acqua. Il vapore acqueo sale agli strati superiori dell’atmosfera, dove ci sono correnti di aria fredda. Lì si condensa sotto forma di nuvole che precipitano allo stato liquido come pioggia.

Usi e applicazioni dell’evaporazione e della condensazione

Sia l’evaporazione che la condensazione favoriscono l’esecuzione di altri processi, specialmente nel campo della scienza, dell’industria e dell’ingegneria.

applicazioni di evaporazione

Per mezzo di evaporatori progettati per facilitare il processo di evaporazione, vengono svolte numerose attività industriali.

Uno di questi è la produzione di latticini. Qui l’evaporazione viene utilizzata per produrre latte, latte condensato, proteine ​​del latte, siero di latte e altri prodotti.

Viene utilizzato anche per produrre latte di soia e succhi di frutta; estratti di caffè, tè, malto, lievito; prodotti idrolizzati come sciroppo di glucosio o proteine ​​idrolizzate.
Nell’industria del freddo viene utilizzato per formare estratti di carne, ossa e plasma sanguigno. Nell’industria avicola, il processo di evaporazione è essenziale per produrre concentrazioni di uova intere o albumi.

applicazioni di condensazione

La condensazione è essenziale per eseguire la distillazione, un processo molto importante nei laboratori e nell’industria.

L’acqua può essere ottenuta dalla condensa e, per questo motivo, viene utilizzata un’apparecchiatura di raccolta della rugiada, che raccoglie l’umidità dall’aria. In questo modo si sfrutta l’umidità della terra nelle zone desertiche o semiaride.

La condensazione è utile anche per ottenere sostanze chimiche. Viene utilizzato come metodo per trasformare alcuni gas che si ottengono nelle reazioni chimiche in liquidi. In questo modo si evita la sua dispersione in atmosfera.

I condensatori sono utilizzati nell’industria per raffreddare e condensare i gas che li attraversano.

A casa, i condensatori vengono utilizzati nei frigoriferi o nei frigoriferi. Sono anche utilizzati nella produzione di estintori. Questi accumulano anidride carbonica condensata ad alta pressione.

Bibliografia

• Vari autori. Fisica e chimica. (2015). Spagna. Educazione Santillana.
• Lavoro collettivo edebé. Fisica e Chimica . (2015). Spagna. Edebè.
• Vari autori. Il libro di fisica. (2020). Spagna. Editoriale Akal.