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Evaporación

La evaporación es un fenómeno físico que ocurre en las sustancias líquidas, y consiste en que sus partículas se van transformando en vapor. Esto se logra añadiéndoles energía en forma de calor o quitándole presión de encima, como sometiéndolas a vacío, por ejemplo. Para comprender mejor este cambio de estado, es necesario describir los dos estados de la materia implicados:

En el estado líquido, las partículas se encuentran dispuestas unas sobre otras, por capas, y tienen fuerzas de cohesión moderadas, mucho más leves que las del estado sólido. Esto hace que abarquen el volumen del recipiente que las contiene y tomen su forma. Tienen una energía cinética que va a depender en parte del movimiento del recipiente. Pueden quedar casi en reposo.

En el estado de vapor, que es cercano al gaseoso, las partículas se encuentran dispersas, chocando entre sí  y viajando hacia las zonas de menor presión dentro del recipiente que las contiene. Terminan abarcando todo el contenedor. Las partículas en estado de vapor se caracterizan porque, en contacto con una superficie fría, se pueden convertir de nuevo al estado líquido.

Ejemplos de evaporación

1. Un charco de anticongelante sobre el pavimento se evapora bajo el sol, sobre todo si pasan coches que agiten las partículas liquidas. Si esto pasa, aquellas son más propensas a desprenderse y recibir el calor que las va a evaporar.

2. Una laguna, expuesta al calor del sol, se evapora. Las partículas líquidas de su superficie reciben el calor y se transforman en vapor. Cuando estas ya flotan por el aire, quedan en la superficie otras partículas más profundas. Esto provoca para la laguna el riesgo de secarse y desaparecer si el calor permanece.

3. El contenido líquido de un aerosol se expele como una brisa que moja las superficies. Si estas superficies están calientes o el ambiente es muy caluroso, las partículas liquidas se transformarán en vapor. Si el aerosol las arroja muy finas o pequeñas, con más rapidez será la evaporación.

4. El sudor generado por el cuerpo durante el ejercicio al aire libre tiende a evaporarse, sobre todo si hay corrientes de aire caliente que lleven calor a las gotas más superficiales. Si la ropa deportiva está mojada en sudor, quedará una superficie uniforme en la que el fenómeno ocurrirá, por lo menos hasta que se retire del calor del ambiente.

5. Una bebida en un vaso se evapora, especialmente si está expuesta al sol como, por ejemplo, sobre una mesa en el jardín. Ocurre igual que en las lagunas, pero a menor escala: las partículas de la superficie se calientan y se evaporan, dejando paso a otras partículas más profundas que se evaporarán también.

6. El alcohol etílico contenido en una botella de botiquín se evapora. Si no se mantiene la botella bien tapada, el vapor de alcohol se escapará hacia el exterior.

7. La leche, en las plantas industriales, se somete a evaporación para quitarle agua de su composición, en forma de vapor. Se le pone a calentar hasta que comienza a hervir y los vapores, que están compuestos en gran parte de agua, son succionados por una línea de vacío para condensarse y separarse. La leche que se había puesto a calentar, finalmente, tiene una mayor concentración de los componentes lácteos.

8. El mercurio, que es uno de los metales más densos y con una fuerza de cohesión tan grande entre sus partículas, se encuentra en estado líquido a temperatura ambiente. Si se le somete a un calentamiento suficiente, se evapora. Para este proceso, y para todo contacto con este metal, el ser humano debe tener especial cuidado, y hacerlo con equipo de protección personal, pues sus vapores generan afecciones en el sistema nervioso central al ser respirados con frecuencia.

9. Los jugos de frutas son mezclas líquidas homogéneas que, si se dejan evaporar, dejarán cierto rastro de la pulpa de las frutas, que está formada por azúcares naturales y agua, en parte. Después de una evaporación completa, quedarán los diminutos tejidos frutales como residuo.

10. Las reservas de salmuera, que es una mezcla líquida de sales como el sulfato de sodio (Na2SO4), se someten a una evaporación constante en lagunas, para que el agua que la compone se evapore naturalmente por la acción de la luz solar. De este modo, se tendrá una salmuera más concentrada, y con la posibilidad de brindar cristales de las sales más puros y sin tanta inversión.

Factores que influyen en la evaporación

Evaporación del agua

La evaporación como fenómeno físico se ve influida por una serie de factores:

  • La densidad del líquido
  • La concentración del líquido
  • La presión a la que se encuentra sometido el liquido
  • La temperatura en el líquido y la ambiental

La densidad del líquido y la concentración son propiedades que actúan igual. Si es un líquido puro, su densidad es el resultado de las fuerzas de atracción entre sus partículas, y se va a evaporar en un grado que va a depender de qué tan juntas se encuentren. Si están muy juntas, se evaporará poco. Si sus fuerzas son débiles, se podrá evaporar en gran medida.

Si el líquido es una mezcla, es decir, una solución, su densidad se hará mayor con la cantidad de soluto que tenga. Por ejemplo, un agua con azúcar es más densa que un agua natural. Esto es lo mismo que la concentración. Un agua con azúcar está más concentrada que un agua natural. Un agua con azúcar tiene sus partículas más juntas, por lo tanto se evaporará poco.

La presión a la que se encuentra el líquido va a decir cuánto se va a poder evaporar. Si la presión es elevada, el líquido va a tener sus partículas comprimidas. Por lo tanto, se va a evaporar poco. En cambio, si el líquido se mantiene al vacío o a una presión baja, sus partículas van a encontrarse suficientemente libres para evaporarse mucho.

Las temperaturas del líquido y ambiental son de los más importantes factores que afectan la evaporación. Dado que la temperatura es la medida de la energía cinética promedio del líquido, está claro que, mientras más alta sea la temperatura, las partículas estarán más dispersas y se evaporarán más fácilmente.

La evaporación en la industria

La evaporación es un fenómeno físico ampliamente recurrido en la industria, en los ámbitos alimentario y químico, por ejemplo. Generalmente, la intención es separar agua de los materiales de trabajo, para que sea más fácil manejarlos y menos costoso llegar al producto final. Entre los materiales se pueden encontrar lácteos, jugos o soluciones acuosas de sales, ácidos y álcalis.

La evaporación se logra por medio de equipos de acero inoxidable llamados evaporadores, que son grandes contenedores calentados por una línea interna de vapor, suministrado desde una caldera en la planta. Estos sostienen el líquido y tienen vías por las que va a escapar el vapor separado.

Si el proceso es sencillo, la evaporación se puede realizar en un solo paso, en un evaporador de simple efecto; si es más complejo y requiere más pasos, se puede realizar en doble efecto o en múltiples efectos, para separar la mayor cantidad de agua posible, en forma de vapor.

La sublimación como una evaporación

La sublimación se puede tratar como una evaporación por el hecho de que es un fenómeno que produce vapores. Sin embargo, esta va partiendo del estado sólido y cambia directamente a vapor. Es por tanto que no se le considera formalmente como evaporación, sino como un proceso aparte, con sus características particulares.

Un elemento químico que tiene la capacidad de sublimarse es el iodo, un halógeno que se presenta como cristales violeta y cuyos vapores se desprenden constantemente. Si se coloca una superficie fresca justo encima, donde los vapores chocan, es posible ver que los cristales van de nuevo formándose, regresando al estado sólido.

Por : Morris

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