26. Meccanismo dell’evaporazione. Calore di vaporizzazione. — Si immagini un cilindro chiuso da uno stantuffo mobile, e contenente un liquido e il suo vapore (fig. 26); questo premerà sulla faccia inferiore dello stantuffo con una forza eguale alla pressione massima corrispondente alla temperatura del vapore.

Come nel caso dei gas la pressione del vapore si potrà attribuire al movimento delle molecole contro le pareti; inoltre per spiegare la formazione del vapore si può ammettere che le molecole del liquido, dotate anch’esse di movimento, giungendo alla superficie libera sfuggano in parte all’attrazione del liquido, e invadano lo spazio soprastante A. Inversamente le molecole del vapore liberamente vaganti in questo spazio, quando vengono a battere contro la superficie del liquido, potranno tornare a far parte di questo, e il regime di saturazione sarà raggiunto quando un egual numero di molecole passa nello stesso tempo dal liquido al vapore, e viceversa. Se ora si solleva lo stantuffo, aumentando con ciò il volume concesso al vapore, gli urti delle molecole di questo contro il liquido saranno, per poco, meno frequenti; e perciò prevarrà il numero delle molecole che passano dal liquido al vapore, finchè l’equilibrio sarà nuovamente raggiunto quando il numero di molecole per centimetro cubico nello spazio A sarà divenuto lo stesso di prima. Dovrà quindi essere costante la pressione esercitata dal vapore, qualunque sia il suo volume, come appunto si trova con l’esperienza.

Se ora prendiamo a considerare i fenomeni energetici che hanno luogo quando, per il sollevamento dello stantuffo, altro liquido si vaporizza, dovremo osservare che il vapore compie un lavoro, accompagnando con la sua pressione lo stantuffo che si solleva; e che inoltre, perchè il liquido si trasformi in vapore, deve anche essere compiuto un lavoro interno per liberare le molecole dai legami di coesione che nei liquidi sono ancora sensibili. L’energia necessaria viene sottratta al liquido, che nell’evaporazione si va progressivamente raffreddando.

In realtà, se si tengono per qualche tempo in una stanza ventilata un recipiente chiuso e una bacinella, entrambi con acqua comune, si potrà constatare che l’acqua della bacinella è più fredda, poichè l’evaporazione ha luogo in modo continuo, l’aria non giungendo a saturarsi per la ventilazione. La temperatura dell’acqua nella bacinella sarà tale che il calore che essa riceve dall’ambiente compensi quello che perde nell’evaporazione.

Per la stessa ragione versando sul bulbo di un termometro un liquido facilmente volatile, come l’etere, la colonna di mercurio si abbassa rapidamente; il freddo prodotto in simili condizioni può esser facilmente avvertito anche versando l’etere sulla nostra mano.

Se poi si facilita l’evaporazione col vuoto della macchina pneumatica, il raffreddamento diviene intenso anche con l’acqua, specialmente se si ha cura di assorbire rapidamente i vapori che si van formando, per mezzo di una sostanza essiccante come l’acido solforico. Si può ottenere in tal modo perfino la solidificazione dell’acqua.

Il calore assorbito nella vaporizzazione dei liquidi è stato misurato con appositi metodi calorimetrici; esso dipende dalla temperatura alla quale ha luogo la trasformazione. Si è trovato così che per vaporizzare un grammo d’acqua occorrono a zero gradi 606 calorie e a 100 gradi 537 calorie. Dato il valore molto grande del calore di vaporizzazione, si capisce subito come, avendo sotto la macchina pneumatica 1000 gr. d’acqua a zero gradi, basta teoricamente che se ne vaporizzino circa 117 gr. perchè gli altri 883 gr. congelino.

La fabbricazione industriale del ghiaccio utilizza appunto il freddo prodotto dalla evaporazione di liquidi facilmente volatili. Il calore restituito dal vapor d’acqua nella condensazione è poi utilizzato nei caloriferi a vapore.