Evaporación
La evaporación es la vaporización que ocurre solo en la superficie de un líquido, a cualquier temperatura por debajo del punto de ebullición, mientras las partículas más rápidas escapan.
Definition
La evaporación es el cambio de líquido a gas que ocurre solo en la superficie de un líquido, a cualquier temperatura por debajo del punto de ebullición, cuando las partículas que se mueven más rápido ahí ganan suficiente energía para escapar hacia el aire; como las partículas más energéticas se van primero, la energía promedio de lo que queda baja, razón por la cual la evaporación enfría un líquido. Esto es impulsado por la cola de alta energía de la distribución de velocidades de Maxwell-Boltzmann, donde las moléculas cuya energía cinética excede la energía de enlace intermolecular se liberan de la superficie, y en un recipiente cerrado ese escape eventualmente se equilibra por la condensación, estableciendo una presión de vapor de equilibrio que depende solo de la temperatura y la fuerza de las fuerzas intermoleculares del líquido; al aire libre la tasa neta de evaporación depende de la diferencia entre esa presión de vapor y la presión parcial del vapor en el gas circundante.
Example
Un charco se seca después de que para de llover y la ropa mojada se seca en un tendedero con la brisa mientras su agua se evapora hacia el aire, y el alcohol para friccionar se siente frío en la piel precisamente porque se evapora rápido y se lleva calor consigo. Un plato poco profundo de agua se seca más rápido que la misma cantidad en un vaso alto simplemente porque se expone más área superficial. A $25^\circ\text{C}$ la presión de vapor del agua es $3.17\text{ kPa}$, la del etanol $7.9\text{ kPa}$, y la del éter dietílico $71\text{ kPa}$, así que el éter se evapora más rápido de los tres porque sus débiles fuerzas de dispersión permiten que las moléculas escapen con más facilidad, y con $100\%$ de humedad relativa la evaporación neta se detiene por completo porque la presión parcial del vapor ya es igual a su presión de vapor.
Key Insight
La evaporación es lo que te hace sentir frío al salir de una alberca tibia, y el enfriamiento evaporativo es exactamente cómo el sudor regula la temperatura corporal, cómo un termómetro de bulbo húmedo mide la humedad, y por qué el calor húmedo se siente peor que el calor seco, ya que la energía removida es la entalpía completa de vaporización, aproximadamente $2400\text{ J}$ por gramo a temperatura de la piel. La ebullición y la evaporación son ambas vaporización, pero la ebullición ocurre en todo un líquido a una temperatura específica mientras que la evaporación ocurre solo en la superficie a lo largo de todo un rango de temperaturas.