Che cos'è il calore di vaporizzazione?
Il calore della vaporizzazione, ΔH vap , talvolta chiamato entalpia della vaporizzazione, è la quantità di energia necessaria per convertire un liquido in vapore nel punto di ebollizione. Questa energia è indipendente da qualsiasi componente derivante da un aumento della temperatura. Il calore della vaporizzazione viene spesso misurato alla pressione atmosferica e al normale punto di ebollizione, anche se non è sempre così. Poiché il punto di ebollizione di qualsiasi liquido varia con la pressione circostante e il calore di vaporizzazione dipende anche da quella pressione, il calore di vaporizzazione di un liquido deve essere dipendente dalla temperatura. I grafici bidimensionali (2-D) mostrano una relazione semplice, quasi parabolica per i liquidi più comuni.
Ci sono molte influenze che devono essere prese in considerazione se il processo di ebollizione o vaporizzazione deve essere completamente compreso. Tra queste vi sono le forze di legame intermolecolari come le forze di van der Waal - che includono almeno le forze di dispersione di Londra - e le forze di legame all'idrogeno molto più forti, se applicabili. Devono essere inclusi i lavori necessari per espandere il gas. Inoltre, per la maggior parte, l'energia potenziale del liquido è stata convertita in energia cinetica nel gas. È errato supporre che tutta questa energia cinetica esista sotto forma di energia traslazionale; una parte diventa energia rotazionale ed energia vibrazionale.
A un livello più elementare, un modello concettuale descritto per la prima volta nel 2006 nella rivista Fluid Phase Equilibria è promettente. In quel modello, i dati empirici per 45 elementi corrispondevano bene quando venivano fatte due ipotesi: la superficie di un liquido è flessibile e una particella utilizza tutta la sua energia latente per liberarsi dalle particelle che ne bloccano la fuga: la resistenza superficiale. In questo studio, nei calcoli è stata utilizzata la massima superficie che può contenere una particella nel suo liquido circostante. Piccole deviazioni tra i calcoli e la realtà sono state spiegate in termini di approssimazioni, come l'approssimazione della sfera di palla dura per gli atomi.
Il calore della vaporizzazione è di notevole importanza per gli apparecchi di distillazione industriale. È anche importante nelle situazioni in cui la pressione del vapore deve essere considerata, come nella progettazione e nella funzione degli impianti di riscaldamento a vapore. Un'espressione matematica di particolare interesse in questo senso è l'equazione di Clausius-Clapeyron. Questa equazione combina il calore della vaporizzazione con le pressioni e le temperature del sistema. Usando l'equazione, da una particolare temperatura e tensione di vapore, una seconda pressione di vapore può essere determinata ad un'altra temperatura.