Presión de vapor saturante de agua

La presión de vapor saturado del agua es la presión a la que el vapor de agua está en equilibrio termodinámico con su estado condensado . Cuando la presión parcial del vapor de agua aumenta, se supone que se condensa. La presión parcial está determinada por la fórmula de Clapeyron .

Fórmulas

La presión de vapor saturada del agua se puede expresar a partir de la fórmula integrada de Clausius-Clapeyron de la siguiente manera:

{\ Displaystyle P = P_ {0} \ times \ exp \! \ left [{L \ times M \ over R} \ left ({1 \ over T_ {0}} - {1 \ over T} \ right) \ derecho]}

La entalpía de vaporización varía con la temperatura, la fórmula anterior es solo una aproximación. Además, solo es válido para presiones del orden de la presión atmosférica. $L$

Considerando el punto de ebullición de referencia = 1 atm = 1 013.25 hPa y = 373.15 K (a presión atmosférica el agua hierve a 100 ° C ). = 2,470 x 10 6 J / kg es la entalpía de vaporización de agua a 20 ° C . es la constante universal de los gases ideales . = 18.01 g / mol es la masa molar del agua. A temperatura (en Kelvin ), la presión de vapor saturada del agua (en atmósferas ) es por lo tanto: $P_ {0}$ $T_ {0}$ $L$ $R$ $METRO$ $T$ $PAG$

{\ displaystyle P = 1 \ times \ exp \! \ left [{2 {,} 470 \ times 10 ^ {6} \ times 0 {,} 01801 \ over 8,3144621} \ left ({1 \ over 373, 15} - {1 \ over T} \ right) \ right] = \ exp \ left (14 {,} 34- {5 \, 350 \ over T} \ right)}

Esta fórmula es válida para temperaturas de aproximadamente 20 ° C . Se diferencia ligeramente de la fórmula de Rankine que se muestra a continuación. Las siguientes fórmulas también dan la presión de vapor saturado del agua en orden de precisión creciente.

Fórmula de Rankine, una simplificación de la fórmula de Dupré :

{\ Displaystyle P = \ exp \ left (13 {,} 7 - {\ frac {5 \, 120} {T}} \ right)}

donde es la presión de vapor saturada (en atmósferas) y es la temperatura en kelvin .

PAG

T

Ecuación de Antoine :

{\ Displaystyle \ log _ {10} P = A - {\ frac {B} {C + T}}}

donde la temperatura está en grados Celsius y la presión de vapor saturado está en mmHg . Las constantes son las siguientes:

T

PAG

	$A$	$B$	$VS$	${\ Displaystyle T _ {\ text {min}}}$ (en ° C)	$T _ {{\ text {max}}}$ (en ° C)
Agua	8.07131	1730.63	233,426	1	99
Agua	8.14019	1810,94	244,485	100	374

Tabla de presiones de vapor saturadas de agua

La tabla anterior enumera las presiones de vapor saturado en kPa y Torr en función de la temperatura expresada en grados Celsius (° C).

Temperatura (° C)	Presión de vapor (kPa)	Presión de vapor (mmHg)
0	0,6	4.5
3	0,8	6.0
5	0,9	6,8
8	1.1	8.3
10	1.2	9.0
12	1.4	10,5
14	1,6	12,0
dieciséis	1.8	13,5
18	2.1	15,8
19	2.2	16,5

Temperatura (° C)	Presión de vapor (kPa)	Presión de vapor (mmHg)
20	2.3	17.3
21	2.5	18,8
22	2.6	19,5
23	2.8	21,0
24	3,0	22,5
25	3.2	24,0
26	3.4	25,5
27	3.6	27,0
28	3.8	28,5
29	4.0	30,0

Temperatura (° C)	Presión de vapor (kPa)	Presión de vapor (mmHg)
30	4.2	31,5
32	4.8	36,0
35	5,6	42,0
40	7.4	55,5
50	12,3	92,3
60	19,9	149,3
70	31,2	234,1
80	47,3	354,9
90	70,1	525,9
100	101,3	760.0

Mesa ITS-90

La siguiente tabla muestra las fórmulas de presión de vapor saturado de ITS-90 .

Temperatura ITS-90 (° C)	Presión de vapor (Pa)
0	611,213
0,01	611,657
2	705,973
4	813,522
6	935,316
8	1.072,944
10	1228.139
12	1.402.782
14	1,598.914
dieciséis	1.818,747
18	2,064,670
20	2 339,262
22	2,645.302
24	2 985,777
26	3 363,893
28	3,783,090
30	4.247.046

Temperatura ITS-90 (° C)	Presión de vapor (Pa)
32	4 759,694
34	5.325.230
36	5.948.122
38	6,633,128
40	7.385.299
42	8,209,997
44	9.112.902
46	10.100.025
48	11,177.719
50	12,352,690
52	13.632,007
54	15.023.115
56	16.533,844
58	18.172.420
60	19,947,476
62	21,868,064
64	23,943,660
66	26 184,180

Temperatura ITS-90 (° C)	Presión de vapor (Pa)
68	28.599,985
70	31 201,894
72	34,001,191
74	37,009,635
76	40,239,470
78	43,703,430
80	47,414,751
82	51,387,177
84	55,634.969
86	60 172.910
88	65.016,317
90	70,181.042
92	75,683,482
94	81,540,588
96	87,769,863
98	94.389,378
99.97436	101,325,000
100	101,417,770

Gráficos que muestran la dependencia de la presión de vapor en función de la temperatura.

Referencias

(en) Roland Stull , Meteorología para científicos e ingenieros , 502 p. ( ISBN 978-0-534-37214-9 ) , pág. 96.
Nicolas Vandewalle, " Capítulo 7: Cambio de estado " , Universidad de Lieja (consultado el 5 de marzo de 2015 ) .
Richard Taillet , Pascal Febvre y Loïc Villain , Diccionario de Física , Bruselas / París, De Boeck ,2 de noviembre de 2009, 754 p. ( ISBN 978-2-8041-0248-7 y 2-8041-0248-3 , leer en línea ) , pág. 175.
“ Saturating Water Vapor Pressures ” , en fordhamprep.org (consultado el 7 de marzo de 2015 ) .
(in) Hardy, R. 1998. Formulaciones de ITS-90 para presión de vapor, temperatura del punto de congelación, temperatura del punto de rocío y factores de mejora en el rango de -100 a + 100C .

Apéndices

Bibliografía

(en) Garnett, Pat; Anderton, John D; Garnett, Pamela J, Manual de laboratorio de química para la escuela secundaria superior , Longman,1997( ISBN 0-582-86764-9 ).
(en) Murphy, DM y Koop, T., “ Revisión de las presiones de vapor del hielo y el agua sobreenfriada para aplicaciones atmosféricas ” , Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society , vol. 131, n o 608,2005, p. 1539-1565. ( DOI 10.1256 / qj.04.94 ).

enlaces externos

(en) Holger Vömel, Diferentes ecuaciones para la presión de vapor de saturación , CIRES, Universidad de Colorado, Boulder