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206 Tensione di vapore 7 Stoccaggio e linee di trasporto dei fluidi In un serbatoio chiuso, in cui coesistono una fase liquida e una gassosa, alla pressione della fase gassosa contribuisce certamente la tensione o pressione di vapore del liquido. I passaggi di stato saranno compiutamente affrontati nel prossimo corso, in questa sede ne diamo un breve cenno funzionale alla comprensione di fenomeni legati alla coesistenza di liquidi e aeriformi in serbatoi chiusi e a fenomeni di cavitazione che si possono verificare nelle pompe (v. § 6.3.2) e nelle valvole (v. § 7.2.4.5). Nel Cap. 10 (v. § 10.2.4) si descrive la distribuzione delle energie cinetiche delle molecole dei gas in funzione della temperatura. Ad una data temperatura non tutte le molecole hanno la stessa velocità e quindi la stessa energia cinetica: alcune sono più lente, altre più veloci e, all aumentare della temperatura, aumenta il numero di quelle più veloci. Qualcosa di simile avviene nei liquidi: le molecole si muovono con diverse velocità e quindi con diverse energie. All interfaccia tra la fase liquida e quella gassosa, le molecole di liquido a più alta energia vincono i legami intermolecolari con le altre molecole in fase liquida e passano in fase gassosa. Dalla fase gassosa, le molecole a più bassa energia, prossime all interfaccia possono essere attirate dai legami intermolecolari con la fase liquida e passarci. Se il recipiente è aperto, le molecole di liquido, passate in fase gassosa, si disperdono e si ha l evaporazione del liquido. Il fenomeno avviene anche nei solidi ed è detto sublimazione. Se nell ambiente circostante c è già del vapore del liquido (questo accade praticamente solo con l acqua, dato che l aria usualmente ha una certa umidità) l evaporazione è possibile solo se la pressione parziale del vapore è inferiore alla tensione di vapore del liquido. Se il recipiente è chiuso, le molecole evaporate non si disperdono e si raggiunge l equilibrio, in cui il numero delle molecole che passano in fase gassosa è bilanciato da quelle che ritornano in fase liquida: non si tratta. quindi, di un equilibrio statico ma di un equilibrio dinamico. La pressione di equilibrio del liquido evaporato definisce la tensione di vapore di quella sostanza ed è funzione solo della temperatura. Corrisponde alla pressione totale se il liquido evaporato è l unico componente della fase gassosa. Se è presente un altro gas, corrisponde alla pressione parziale del vapore del componente liquido. In un recipiente aperto, riscaldando un liquido, appena la tensione di vapore supera la pressione esterna, il liquido non è più stabile e avviene l evaporazione rapida con formazione di bolle di vapore anche in seno alla massa liquida: si ha l ebollizione. In un recipiente chiuso, in condizioni di equilibrio, la pressione del vapore del liquido è pari alla tensione di vapore del liquido stesso. Nel caso che la fase liquida sia costituita da un solo componente e che la fase gassosa sia costituita solo dal vapore del liquido, la pressione sovrastante la fase liquida corrisponde alla tensione di vapore. In caso di riscaldamento o raffreddamento del serbatoio avviene l evaporazione o la condensazione, con aumento o diminuzione della pressione. In Fig. 7.5 è riportata la tensione di vapore di alcuni fluidi in funzione della temperatura, sono indicate anche le possibili tipologie di stoccaggio. Il punto terminale delle curve corrisponde alla temperatura critica (v. § 10.4), la massima temperatura di esistenza della fase liquida di quella sostanza. 07a CAPITOLO_199-242_COLORE.indd 206 27/04/12 11.49

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