Condensación
La condensación es el cambio de fase de gas a líquido que ocurre cuando un vapor se enfría o se comprime lo suficiente para que sus partículas se junten.
Definition
La condensación es el cambio de fase de gas a líquido, lo opuesto a la vaporización, que ocurre cuando las partículas de gas pierden suficiente energía para que las fuerzas de atracción las atraigan, sucediendo cuando un vapor se enfría por debajo de su punto de rocío o se comprime, y libera la misma cantidad de calor que la vaporización originalmente absorbió. Ocurre siempre que la presión parcial de un vapor excede su presión de vapor de equilibrio a la temperatura local, haciendo que la fase líquida tenga menor energía libre, y al igual que la congelación requiere nucleación, así que en la atmósfera los núcleos de condensación como aerosoles, polvo y sal permiten que se formen gotas con solo una sobresaturación modesta, mientras que el aire perfectamente limpio puede retener vapor significativamente sobresaturado; el calor latente liberado es lo que impulsa la convección en las tormentas eléctricas y los huracanes.
Example
Se forman gotas de agua en el exterior de un vaso frío de limonada porque el vapor de agua invisible en el aire se condensa al contacto con la superficie fría, y un espejo de baño se empaña durante una ducha caliente por la misma razón. Las nubes se forman cuando el aire ascendente se enfría hasta que su vapor de agua se condensa sobre partículas de polvo, y el aire a $30^\circ\text{C}$ y $60\%$ de humedad relativa contiene vapor de agua a una presión parcial de aproximadamente $2.5\text{ kPa}$, así que enfriarlo hasta su punto de rocío cerca de $21^\circ\text{C}$, donde la presión de vapor del agua también es igual a $2.5\text{ kPa}$, inicia la condensación; un refrigerador funciona el mismo ciclo al revés, condensando vapor refrigerante comprimido en sus serpentines traseros y arrojando el calor liberado a la cocina.
Key Insight
La condensación en realidad calienta su entorno, razón por la cual las quemaduras de vapor son peores que las quemaduras de agua hirviendo: el vapor al condensarse deposita $2260\text{ J}$ extra por gramo en la piel antes de siquiera empezar a enfriarse como agua líquida. La destilación no es más que evaporación controlada seguida de condensación para separar líquidos por presión de vapor, y un refrigerador, un aire acondicionado, y la turbina de vapor de una planta de energía funcionan todos con ese mismo ciclo de vaporización-condensación, moviendo calor de un lado a otro al mover una sustancia entre fases.