Presión de vapor del agua
| T, °C | T, °F | P, kPa | P, torr | P, atm |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 32 | 0.6113 | 4.5851 | 0,0060 |
| 5 | 41 | 0.8726 | 6.5450 | 0,0086 |
| 10 | 50 | 1.2281 | 9.2115 | 0,0121 |
| 15 | 59 | 1.7056 | 12.7931 | 0,0168 |
| 20 | 68 | 2.3388 | 17.5424 | 0,0231 |
| 25 | 77 | 3.1690 | 23.7695 | 0,0313 |
| 30 | 86 | 4.2455 | 31.8439 | 0,0419 |
| 35 | 95 | 5.6267 | 42.2037 | 0,0555 |
| 40 | 104 | 7.3814 | 55.3651 | 0,0728 |
| 45 | 113 | 9.5898 | 71.9294 | 0,0946 |
| 50 | 122 | 12.3440 | 92.5876 | 0.1218 |
| 55 | 131 | 15.7520 | 118.1497 | 0.1555 |
| 60 | 140 | 19.9320 | 149.5023 | 0.1967 |
| 65 | 149 | 25.0220 | 187.6804 | 0,2469 |
| 70 | 158 | 31.1760 | 233.8392 | 0.3077 |
| 75 | 167 | 38.5630 | 289.2463 | 0,3806 |
| 80 | 176 | 47.3730 | 355.3267 | 0.4675 |
| 85 | 185 | 57.8150 | 433.6482 | 0,5706 |
| 90 | 194 | 70.1170 | 525.9208 | 0,6920 |
| 95 | 203 | 84.5290 | 634.0196 | 0.8342 |
| 100 | 212 | 101.3200 | 759.9625 | 1.0000 |
La presión de vapor del agua es la presión ejercida por las moléculas de vapor de agua en forma gaseosa (ya sea pura o en una mezcla con otros gases como el aire). La presión de vapor de saturación es la presión a la que el vapor de agua está en equilibrio termodinámico con su estado condensado. A presiones superiores a la presión de vapor de saturación, el agua se condensaría, mientras que a presiones inferiores se evaporaría o sublimaría. La presión de vapor de saturación del agua aumenta con el aumento de la temperatura y se puede determinar con la relación de Clausius-Clapeyron. El punto de ebullición del agua es la temperatura a la que la presión de vapor saturado es igual a la presión ambiental. El agua superenfriada por debajo de su punto de congelación normal tiene una presión de vapor más alta que la del hielo a la misma temperatura y, por lo tanto, es inestable.
Los cálculos de la presión de vapor (de saturación) del agua se utilizan habitualmente en meteorología. La relación entre la temperatura y la presión de vapor describe inversamente la relación entre el punto de ebullición del agua y la presión. Esto es relevante tanto para cocinar a presión como para cocinar a grandes altitudes. La comprensión de la presión de vapor también es relevante para explicar la respiración a gran altitud y la cavitación.
Fórmulas aproximadas
Existen muchas aproximaciones publicadas para calcular la presión de vapor saturado sobre agua y sobre hielo. Algunas de ellas son (en orden aproximado de precisión creciente):
| Nombre | Formula | Descripción | |||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| "Eq. 1" (Ecuación de agosto) | P es la presión de vapor en mmHg y T es la temperatura en kelvins. Constantes no son atribuidos. | ||||||||||||||||
| La ecuación de Antoine | T es en grados Celsius (°C) y la presión del vapor P está en mmHg. Las constantes (no asignadas) se dan como
| ||||||||||||||||
| August-Roche-Magnus (o Magnus-Tetens o Magnus) ecuación | Temperatura T es en °C y presión de vapor P está en kilopascals (kPa). Los coeficientes dados aquí corresponden a la ecuación 21 en Alduchov y Eskridge (1996).
Vea también la discusión de las aproximaciones de Clausius-Clapeyron utilizadas en meteorología y climatología. | ||||||||||||||||
| Ecuación de Tetens | T está en °C y P está en kPa | ||||||||||||||||
| La ecuación de Buck. | T está en °C y P está en kPa. | ||||||||||||||||
| La ecuación Goff-Gratch (1946). | (Ver artículo; demasiado largo) | ||||||||||||||||
Precisión de diferentes formulaciones
A continuación se presenta una comparación de las precisiones de estas diferentes formulaciones explícitas, que muestran las presiones de vapor de saturación para agua líquida en kPa, calculadas a seis temperaturas, con su error porcentual a partir de los valores de la tabla de Lide (2005):
T (°C) P (Lide Table) P (Eq 1) P (Antoine) P (Magnus) P (Tetens) P (Buck) P (Goff-Gratch) 0 0.6113 0,693 (+7,85%) 0,605 (-0,93%) 0,6109 (-0,06%) 0.6108 (-0,09%) 0,612 (-0,01%) 0.6089 (-0,40%) 20 2.3388 2.3755 (+1,57%) 2.3296 (-0,39%) 2.3334 (-0,23%) 2.3382 (+0.05%) 2.3383 (-0,02%) 2.3355 (-0,14%) 35 5.6267 5.5696 (-1.01%) 5.6090 (-0,31%) 5.6176 (-0,16%) 5.6225 (+0.04%) 5.6268 (+0,00%) 5.6221 (-0,08%) 50 12.344 12.065 (-2,26%) 12.306 (-0,31%) 12.361 (+0,13%) 12.336 (+0.08%) 12.349 (+0.04%) 12.338 (-0.05%) 75 38.563 37.738 (-2,14%) 38.463 (-0,26%) 39.000 (+1,13%) 38.646 (+0,40%) 38.595 (+0.08%) 38.555 (-0,02%) 100 101.32 101.31 (-0,01%) 101.34 (+0.02%) 104.077 (+2,72%) 102.21 (+1,10%) 101.31 (-0,01%) 101.32 (0.00%)
En Alduchov y Eskridge (1996) se presenta una discusión más detallada de la precisión y consideraciones sobre la inexactitud en las mediciones de temperatura. El análisis aquí muestra que la fórmula simple no atribuida y la ecuación de Antoine son razonablemente precisas a 100 °C, pero bastante deficientes para temperaturas inferiores al punto de congelación. La fórmula de Tetens es mucho más precisa en el rango de 0 a 50 °C y muy competitiva a 75 °C, pero la de Antoine es superior a 75 °C y más. La fórmula no atribuida debe tener un error cero alrededor de los 26 °C, pero es de muy baja precisión fuera de un rango estrecho. Las ecuaciones de Tetens son generalmente mucho más precisas y posiblemente más sencillas para su uso a temperaturas cotidianas (por ejemplo, en meteorología). Como se esperaba, la ecuación de Buck para T > La ecuación de 0 °C es significativamente más precisa que la de Tetens y su superioridad aumenta notablemente por encima de los 50 °C, aunque su uso es más complicado. La ecuación de Buck es incluso superior a la más compleja ecuación de Goff-Gratch en el rango necesario para la meteorología práctica.
aproximaciones numéricas
Para realizar cálculos serios, Lowe (1977) desarrolló dos pares de ecuaciones para temperaturas por encima y por debajo del punto de congelación, con diferentes niveles de precisión. Todas son muy precisas (en comparación con Clausius-Clapeyron y Goff-Gratch), pero utilizan polinomios anidados para realizar cálculos muy eficientes. Sin embargo, existen revisiones más recientes de formulaciones posiblemente superiores, en particular Wexler (1976, 1977), publicadas por Flatau et al. (1992).
También se pueden encontrar ejemplos del uso moderno de estas fórmulas en el Modelo E del GISS de la NASA y en Seinfeld y Pandis (2006). La primera es una ecuación de Antoine extremadamente simple, mientras que la segunda es un polinomio.
En 2018, Huang ideó y probó una nueva fórmula de aproximación inspirada en la física, y también analiza otros intentos recientes.
La presión gráfica depende de la temperatura
Véase también
- Punto de rocío
- Derecho del gas
- Método Lee-Kesler
- Masa de molar
Referencias
- ^ Lide, David R., ed. (2004). CRC Handbook of Chemistry and Physics (85th ed). CRC Press. págs. 6 a 8. ISBN 978-0-8493-0485-9.
- ^ Alduchov, O.A.; Eskridge, R.E. (1996). "Forma mejorada aproximación de la presión de vapor de saturación". Journal of Applied Meteorology. 35 (4): 601–9. Bibcode:1996JApMe..35..601A. doi:10.1175/1520-0450(1996)035 100601:IMFAOS confía2.0.CO;2.
- ^ Goff, J.A. y Gratch, S. 1946. Propiedades de baja presión del agua de −160 a 212 °F. In Transacciones de la American Society of Heating and Ventilating Engineers, págs. 95 a 122, presentada en la 52a reunión anual de la American Society of Heating and Ventilating Engineers, Nueva York, 1946.
- ^ Lowe, P.R. (1977). "Un polinomio aproximado para la computación de la presión de vapor de saturación". Journal of Applied Meteorology. 16 (1): 100–4. Bibcode:1977JApMe..16..100L. doi:10.1175/1520-0450(1977)016 0100:AAPFTC confianza2.0.CO;2.
- ^ Wexler, A. (1976). " Formulación de presión vapor para el agua en el rango 0 a 100°C. Una revisión". Journal of Research of the National Bureau of Standards Section A. 80A (5–6): 775–785. doi:10.6028/jres.080a.071. PMC 5312760. PMID 32196299.
- ^ Wexler, A. (1977). "Presión vapor formulación para hielo". Journal of Research of the National Bureau of Standards Section A. 81A (1): 5–20. doi:10.6028/jres.081a.003. PMC 5295832.
- ^ Flatau, P.J.; Walko, R.L.; Cotton, W.R. (1992). "Polynomial fits to saturation vapor pressure". Journal of Applied Meteorology. 31 (12): 1507–13. Código:1992JApMe..31.1507F. doi:10.1175/1520-0450(1992)031 101507:PFTSVP confianza2.0.CO;2.
- ^ Clemenzi, Robert. "Water Vapor - Fórmulas". mc-computing.com.
- ^ Huang, Jianhua (2018). "Una fórmula precisa simple para calcular la presión del vapor de saturación del agua y el hielo". Journal of Applied Meteorology and Climatology. 57 (6): 1265–72.
Más lectura
- "Las propiedades termofísicas del agua de mar". Matlab, EES y Excel VBA rutinas de biblioteca. MIT. 20 febrero 2017.
- Garnett, Pat; Anderton, John D; Garnett, Pamela J (1997). Manual de laboratorio de química para la escuela secundaria superior. Longman. ISBN 978-0-582-86764-2.
- Murphy, D.M.; Koop, T. (2005). "Revisar las presiones de vapor del hielo y el agua super refrigerada para aplicaciones atmosféricas". Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 131 (608): 1539–65. Código de la Biblia: 2005 QJRMS.131.1539M. doi:10.1256/qj.04.94. S2CID 122365938.
- Speight, James G. (2004). El Manual de Química de Lange (16a edición). McGraw-Hil.
Enlaces externos
- Vömel, Holger (2016). " Formulaciones de presión de vapor de saturación". Boulder CO: Earth Observing Laboratory, National Center for Atmospheric Research. Archivado desde el original el 23 de junio de 2017.
- "Cálculo de Presión Vapor". National Weather Service, National Oceanic and Atmospheric Administration.