S'anomena vapor una substància a la fase de gas que es troba a una temperatura més baixa que el punt crític. A causa d'aquesta característica, el vapor es pot condensar en un líquid o sòlid incrementant-ne la pressió sense reduir la temperatura.
És a dir, és un gas que es pot condensar a temperatura constant augmentant-ne la pressió. D'altra banda, per convertir un gas no vaporós a líquid, no n'hi ha prou a augmentar la pressió, sinó que caldrà disminuir la temperatura.
Per exemple, l'aigua té una temperatura crítica de 374°C (647 kelvin), la qual és la temperatura més alta en què hi pot haver aigua líquida.
El vapor pot coexistir amb líquid o sòlid. En aquest cas, les dues fases estaran en equilibri i la pressió de gas serà igual a l'equilibri pressió de vapor del líquid (o sòlid).
Normalment, la paraula vapor, si no s'especifica de quina substància es tracta, se sol referir al vapor d'aigua.
Definició: Què és el vapor daigua?
El vapor d‟aigua és un gas que es produeix per ebullició quan l‟aigua s‟escalfa a 100°C (punt d‟ebullició de l‟aigua) i una atmosfera de pressió.
En aquest punt es diu que laigua està en un canvi de fase. En aquest instant si seguim subministrant calor no augmenta la temperatura fins que no s'hagi evaporat l'aigua.
En aquestes condicions de pressió, per sobre dels 100 graus Celsius, l'aigua pura es troba en estat gas.
Sovint utilitzem aquest terme per referir-nos al vapor humit, l'aerosol de les gotes d'aigua que es formen en condensar-se, boira, etc. Tot i això, el vapor sec és invisible.
La humitat relativa és la relació entre la pressió parcial del vapor d‟aigua en un gas (principalment al‟aire) i la pressió d‟equilibri del vapor saturat a una temperatura donada.
La humitat absoluta és la quantitat de vapor daigua que conté 1 metre cúbic daire a una temperatura determinada.
Estat de vapor
L'estat de vapor és l'estat on es troba un gas quan es troba per sota de la temperatura crítica.
A l'estat gas les molècules que la formen no reaccionen entre si formant enllaços moleculars, sinó que tendeixen a repel·lir-se mútuament. Quan es repel·leixen, les molècules d'aigua adopten la forma i el volum del recipient que les conté i tendeixen a separar-se i ocupar tot el volum disponible.
Característiques del vapor daigua
El vapor d‟aigua és la fase gasosa de l‟aigua i presenta una sèrie de propietats físiques i químiques que el fan fonamental per a múltiples processos naturals i industrials.
1. Incolor i inodor
El vapor d'aigua al seu estat pur és un gas incolor i inodor. No obstant això, quan es troba en grans quantitats i comença a condensar-se, es pot tornar visible en forma de boira o núvols de petites gotes d'aigua suspeses a l'aire.
2. Part del cicle hidrològic
És un component essencial del cicle de laigua. Es produeix mitjançant l'evaporació i la transpiració, puja a l'atmosfera, es condensa en forma de núvols i finalment torna a la superfície terrestre en forma de precipitació (pluja, neu o calamarsa).
3. Gas d'efecte hivernacle
El vapor d'aigua actua com un gas d'efecte hivernacle, absorbint i retenint la calor a l'atmosfera terrestre. Regula la temperatura del planeta i exerceix un paper clau en la climatologia i la meteorologia.
4. Expansió i pressió
Quan l'aigua esdevé vapor, experimenta una gran expansió de volum. A alta temperatura i pressió, aquest fenomen és aprofitat en motors i turbines per generar moviment i energia mecànica.
5. Conductivitat tèrmica i capacitat calorífica
El vapor daigua té una alta capacitat calorífica, el que significa que pot emmagatzemar i transferir grans quantitats de calor. Per això, es fa servir en sistemes de calefacció, producció d'energia i processos industrials on es requereix transmissió de calor.
6. Canvis d'estat i condensació
Quan es refreda, el vapor d'aigua es condensa en petites gotes de líquid, formant núvols, boira o rosada. Aquest procés és clau en la formació de precipitacions i la regulació de l'equilibri tèrmic de l'atmosfera.
Diferència hi ha entre gas i vapor
El vapor és un tipus de gas però no tots els gasos són vapor.
Si comprimim un gas mantenint la temperatura, el gas no canvia d‟estat, continua sent gas. En canvi, en augmentar la pressió a temperatura constant, al vapor sí que es pot tornar líquid.
El gas ocupa tots els espais disponibles mentre que el vapor no es comporta així.
Importància del vapor
El vapor és un element essencial per a la vida a la Terra, exercint un paper fonamental en diversos processos naturals i tecnològics.
La seva presència a l'atmosfera influeix en el clima i el cicle hidrològic, mentre que el seu aprofitament per part de l'ésser humà ha estat clau per al desenvolupament de la indústria i la producció d'energia. Des de la Revolució Industrial fins a l'actualitat, l'ús del vapor ha impulsat avenços significatius a la generació de treball mecànic i electricitat.
Importància al medi ambient
El vapor d‟aigua és un component crucial de l‟atmosfera terrestre i un gas d‟efecte hivernacle que, igual que el diòxid de carboni, contribueix a la regulació tèrmica del planeta. Absorbeix i reté part de la radiació solar reflectida per la superfície terrestre, ajudant a mantenir una temperatura adequada per a la vida. No obstant això, canvis en la concentració poden influir en l'escalfament global i en la variabilitat climàtica.
A més, el vapor d'aigua té un paper essencial al cicle hidrològic, que és el procés continu de circulació de l'aigua a la Terra. A través de l'evaporació, l'aigua passa de rius, oceans i llacs a l'atmosfera, formant núvols que posteriorment produeixen precipitacions.
Aquest cicle és vital per al manteniment dels ecosistemes, la regulació climàtica i el subministrament daigua dolça per al consum humà, lagricultura i altres activitats essencials.
Importància a la indústria
Les propietats del vapor van permetre el desenvolupament de la màquina de vapor, un invent que va transformar completament la indústria i la societat durant la Revolució Industrial.
Gràcies a la capacitat del vapor per generar moviment, es van implementar motors de vapor a fàbriques, facilitant la mecanització de la producció i augmentant l'eficiència dels processos industrials. Això va marcar l?inici d?una era de modernització, amb avenços en sectors com la mineria, la manufactura i el transport.
A l'àmbit del transport, les locomotores de vapor van revolucionar la mobilitat terrestre, permetent viatges més ràpids i eficients. De la mateixa manera, els vaixells de vapor van facilitar lexpansió del comerç marítim, reduint els temps de navegació i augmentant la capacitat de càrrega.
Aquests avenços van contribuir a la integració de mercats i al creixement econòmic a nivell mundial.
Generació d'electricitat
El vapor continua exercint un paper crucial en la producció d'electricitat, especialment a les centrals tèrmiques i nuclears.
En aquestes instal·lacions, es fa servir l'energia tèrmica obtinguda de combustibles fòssils (com ara carbó, gas i petroli) o de la fissió nuclear per escalfar aigua i generar vapor a alta pressió. Aquest vapor impulsa turbines de vapor connectades a generadors elèctrics, transformant lenergia tèrmica en energia mecànica i, posteriorment, en electricitat.
Aquest principi de funcionament és la base de moltes plantes de generació denergia a tot el món, ja que el vapor permet aprofitar diferents fonts de calor per produir electricitat de manera eficient.
A més, les turbines de vapor han evolucionat amb millores tecnològiques que augmenten la seva eficiència i redueixen l'impacte ambiental i han contribuït a la transició cap a un sistema energètic més sostenible.