Importancia del calor de vaporizacion del agua

Ejemplos de alto calor de vaporización

El agua tiene una alta capacidad de calor específico: absorbe mucho calor antes de empezar a calentarse. Puede que no sepas cómo te afecta, pero el calor específico del agua desempeña un enorme papel en el clima de la Tierra y ayuda a determinar la habitabilidad de muchos lugares del planeta.

El calor específico se define como la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 gramo de una sustancia 1 grado Celsius (°C).  El agua tiene un calor específico alto, lo que significa que se necesita más energía para aumentar la temperatura del agua en comparación con otras sustancias. Por eso el agua es valiosa para las industrias y en el radiador de tu coche como refrigerante. El alto calor específico del agua también ayuda a regular la velocidad a la que el aire cambia de temperatura, por lo que el cambio de temperatura entre estaciones es gradual y no repentino, especialmente cerca de los océanos.

Este mismo concepto puede ampliarse a escala mundial. Los océanos y los lagos ayudan a regular los rangos de temperatura que miles de millones de personas experimentan en sus pueblos y ciudades. El agua que rodea o está cerca de las ciudades tarda más en calentarse y más en enfriarse que las masas de tierra, por lo que las ciudades cercanas a los océanos tenderán a tener menos cambios y temperaturas menos extremas que las ciudades del interior. Esta propiedad del agua es una de las razones por las que los estados de la costa y del centro de Estados Unidos pueden diferir tanto en sus patrones de temperatura. Un estado del Medio Oeste, como Nebraska, tendrá inviernos más fríos y veranos más calurosos que Oregón, que tiene una latitud más alta pero tiene el Océano Pacífico cerca.

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Alto calor de vaporización del sudor

La capacidad calorífica y el calor latente son propiedades clave que permiten al agua (los océanos en particular) desempeñar un papel importante en la “regulación” del clima de la Tierra. El agua absorbe la energía solar y la libera lentamente; así, las grandes masas de agua no cambian de temperatura rápidamente. Asimismo, el elevado calor latente de vaporización (véase más adelante), indica que cuando el vapor de agua (derivado de la evaporación del agua en la superficie del océano impulsada por la recepción de energía solar en latitudes bajas) se condensa en gotas líquidas en elevaciones o latitudes altas, el calor latente se libera al medio ambiente. En la Lección 4, examinaremos este papel con más detalle, y ya hemos aludido al hecho de que los grandes lagos pueden ayudar a amortiguar los cambios de temperatura.

Un resultado directo del enlace de hidrógeno en el agua es la alta capacidad calorífica del agua. Como se ha señalado, una caloría es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 g de agua 1 °C. La capacidad térmica del agua, comparada con la de la mayoría de las demás sustancias, es grande.

En estrecha relación con la capacidad calorífica inusualmente alta del agua están su elevado calor latente de fusión y su calor latente de vaporización. Un sólido se convierte en líquido a una temperatura denominada su punto de congelación y un líquido se transforma en gas a una temperatura definida como su punto de ebullición.

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Definición de alto calor de vaporización del agua

El agua en su forma líquida tiene una temperatura de punto de ebullición inusualmente alta, un valor cercano a los 100°C. Como resultado de la red de enlaces de hidrógeno presente entre las moléculas de agua, se requiere un elevado aporte de energía para transformar un gramo de agua líquida en vapor de agua, un requerimiento energético denominado calor de vaporización. El agua tiene un valor de calor de vaporización de 40,65 kJ/mol. Se requiere una cantidad considerable de energía térmica (586 calorías) para lograr este cambio en el agua. Este proceso se produce en la superficie del agua. A medida que el agua líquida se calienta, el enlace de hidrógeno dificulta la separación de las moléculas de agua entre sí, lo que es necesario para que entre en su fase gaseosa (vapor). Como resultado, el agua actúa como un disipador o depósito de calor, y requiere mucho más calor para hervir que un líquido como el etanol (alcohol de grano), cuyo enlace de hidrógeno con otras moléculas de etanol es más débil que el enlace de hidrógeno del agua. Al final, cuando el agua alcanza su punto de ebullición de 100° Celsius (212° Fahrenheit), el calor es capaz de romper los enlaces de hidrógeno entre las moléculas de agua, y la energía cinética (movimiento) entre las moléculas de agua les permite escapar del líquido como gas. Incluso cuando está por debajo de su punto de ebullición, las moléculas individuales del agua adquieren suficiente energía entre sí como para que algunas moléculas superficiales de agua puedan escapar y vaporizarse; este proceso se conoce como evaporación.

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Calor de vaporización del agua

Cuando una sustancia cambia de fase, la disposición de sus moléculas cambia, pero su temperatura no cambia. Si la nueva disposición tiene una mayor cantidad de energía térmica, la sustancia absorbe energía térmica de su entorno para realizar el cambio de fase. Si la nueva disposición tiene una cantidad menor de energía térmica, la sustancia libera energía térmica a su entorno.

El calor latente de vaporización es una propiedad física de una sustancia. Se define como el calor necesario para cambiar un mol de líquido en su punto de ebullición bajo presión atmosférica estándar. Se expresa como kg/mol o kJ/kg. Cuando un material en estado líquido recibe energía, cambia su fase de líquido a vapor; la energía absorbida en este proceso se denomina calor de vaporización. El calor de vaporización del agua es de unos 2.260 kJ/kg, lo que equivale a 40,8 kJ/mol.

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