Ebullición
La ebullición es la vaporización rápida en todo un líquido que ocurre en el punto de ebullición, cuando la presión de vapor del líquido es igual a la presión sobre él.
Definition
La ebullición es el cambio de fase rápido de líquido a gas que sucede en todo el líquido, no solo en su superficie, formando burbujas ascendentes de vapor una vez que el líquido alcanza su punto de ebullición, la temperatura a la cual su presión de vapor es igual a la presión circundante, lo que permite que las burbujas se nucleen y crezcan dentro del líquido en volumen en lugar de solo en la superficie. Mientras un líquido hierve su temperatura se mantiene constante, ya que el calor añadido va enteramente a convertir líquido en gas en lugar de subir más la temperatura, y como el punto de ebullición depende de la presión, sigue la ecuación de Clausius-Clapeyron, $\ln(P_2/P_1) = -\frac{\Delta H_{vap}}{R}(1/T_2 - 1/T_1)$, así que una presión más baja baja el punto de ebullición y los solutos disueltos lo suben, un efecto llamado elevación del punto de ebullición.
Example
El agua en una olla hierve a $100^\circ\text{C}$ a nivel del mar, y las burbujas ascendentes son vapor de agua formándose directamente dentro del líquido, no aire; la misma agua hierve a aproximadamente $95^\circ\text{C}$ en Denver y cerca de $70^\circ\text{C}$ en la cima del Monte Everest porque la presión del aire es más baja ahí, razón por la cual la pasta tarda más en cocinarse en altitud. Usando $\Delta H_{vap} = 40.7\text{ kJ/mol}$ para el agua, bajar la presión a $0.70\text{ atm}$ predice un punto de ebullición cercano a $90^\circ\text{C}$, mientras que una olla a presión a $2\text{ atm}$ hierve el agua a aproximadamente $120^\circ\text{C}$, reduciendo los tiempos de cocción aproximadamente a la mitad.
Key Insight
Subir la estufa bajo agua que ya está hirviendo no la hace más caliente, solo la hace hervir más rápido, así que cocinar a una temperatura verdaderamente más alta requiere subir la presión con algo como una olla a presión. El sobrecalentamiento ocurre cuando un recipiente muy liso no le da a las burbujas dónde nuclearse, permitiendo que el líquido suba por encima de su punto de ebullición hasta que erupciona repentinamente, razón por la cual las piedras de ebullición proporcionan sitios de nucleación y por la cual el agua calentada en el microondas puede explotar violentamente cuando se le deja caer una cuchara adentro.