Che cos'è la tensione di vapore?
Per definizione, la tensione di vapore è la quantità di pressione all'interno di un vapore o gas quando la sostanza è in uno stato di equilibrio. In altre parole, quando un liquido o solido si trova in un contenitore chiuso e alcune molecole evaporano mentre altre ritornano allo stato liquido o solido, la pressione che può essere misurata all'interno di quel contenitore si riferisce al vapore. La pressione del vapore è espressa in termini di atmosfera (atm) e può essere influenzata da variazioni di temperatura, dimensioni del contenitore e forza del legame molecolare.
Quando l'acqua si trasforma in vapore e il vapore viene intrappolato in un contenitore, la pressione del vapore acqueo aumenta fino a raggiungere un punto di equilibrio. A quel punto, la velocità di evaporazione è uguale alla velocità di condensazione. In altre parole, quando il vapore viene catturato in un'area chiusa, l'aumento della temperatura risultante da un aumento del vapore porta alla condensazione all'interno del contenitore. Le molecole d'acqua sono intrappolate all'interno delle pareti del contenitore e non possono fuggire. Di conseguenza, le molecole iniziano a scontrarsi, a legarsi e a ritornare allo stato liquido.
All'aumentare della temperatura, aumenta anche la velocità di evaporazione. Le molecole continueranno ad evaporare fino al raggiungimento del punto di equilibrio. Il punto di equilibrio è anche noto come pressione di vapore di saturazione, poiché il vapore è completamente saturo. Il processo di condensazione inizia una volta raggiunto il punto di equilibrio.
La dimensione del contenitore in cui è trattenuto il vapore ha anche un effetto sulle variazioni di pressione. Più vapore c'è all'interno di un'area contenuta, maggiore è la pressione all'interno di quella stessa area. Per esempio, immagina una folla crescente di persone bloccate in una piccola stanza. Man mano che più persone entrano nella stanza, le persone si avvicinano, perché le dimensioni della stanza non cambiano. Nel caso del vapore, quando più molecole entrano in un contenitore, più le molecole si avvicinano e più aumenta la pressione del vapore.
Oltre ai cambiamenti di temperatura e alle costrizioni spaziali, il tipo di legami nella struttura molecolare può determinare se la pressione del vapore sarà relativamente alta o bassa. Fondamentalmente, più facile è la formazione dei legami, più veloce sarà la velocità di condensazione e, quindi, il punto di equilibrio si verificherà relativamente rapidamente. Se lo stato di equilibrio viene raggiunto rapidamente, la pressione del vapore sarà relativamente bassa. In alternativa, se i legami sono deboli, la molecola si legherà lentamente. Ci vorrà più tempo perché la velocità di evaporazione sia uguale alla velocità di condensazione e la molecola avrà un'alta pressione di vapore.