Il vapor saturo e la sua pressione

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1 Il vapor saturo e la sua pressione Evaporazione = fuga di molecole veloci dalla superficie di un liquido Alla temperatura T, energia cinetica di traslazione media 3/2 K B T Le molecole più veloci sfuggono dal liquido e passano allo stato di vapore diminuzione temperatura Particell e di gas Particelle con maggior K lasciano superficie del liquido Particell e di liquido Sudorazione: evaporazione acqua impedisce al corpo di surriscaldarsi Evaporazione avviene in sistema chiuso stato di equilibrio ambiente saturo di vapore Pressione di vapor saturo La pressione del vapor saturo aumenta al Alla temperatura di ebollizione la pressione del vapor acqueo è uguale alla pressione esterna crescere della temperatura perché le molecole acquistano un energia cinetica più alta e hanno così una maggior tendenza a evaporare 1

2 Condensazion e Compressione isoterma il vapore è costretto a liquefarsi perché la pressione del vapore saturo è la max pressione a cui il vapore può sussistere Raffreddamento isobaro a temperatura più bassa la pressione del vapore saturo è minore T costante Vapor acqueo nell atmosfera Nebbia, neve, rugiada, brina Piccola quantità nell atmosfera, ma influenza significativamente condizioni meteorologiche Quantità di vapore d acqua nell aria può variare molto, ma la sua pressione non può superare pressione vapore saturo T aria Umidità relativa = p / p H2O A 20 C, p H2O = Pa p = Pa 0.61 = 61% Igrometro 2

3 Temperatura critica Al di sopra una sostanza può esistere solo stato gassoso La condensazione può avvenire solo per temperature < Temperatura critica Gas Sostanza aeriforme che si trova al di sopra della sua temperatura critica Vapore Sostanza aeriforme che si trova al di sotto della sua temperatura critica Sostanza T critica ( C) T ambiente: ossigeno gas, vapore acqueo vapore Acqua 374 Ammoniaca 132 Anidride carbonica 31 Ossigeno -119 Azoto -147 Idrogeno -240 Elio -268 Quando una sostanza ha temperatura > temperatura critica sue molecole si muovono come se fossero libere; hanno energia cinetica talmente grande che forze attrattive non riescono a tenerle unite neanche se si fanno avvicinare molecole esercitando su gas forte pressione 3

4 DIAGRAMMA DI FASE f Gas reale Iperbole equilater a Zona di coesistenza A T c la sua lunghezza è ridotta a zero Isoterma critica T c T > T c gas T < T c il sistema può trovarsi nello stato di vapore, liquido, solido o miscela 4

5 Acqua di cottura L acqua è un elemento importante in cucina Per mantenere in ebollizione l acqua di cottura senza per un lungo tempo occorre versare nella pentola una grande quantità d acqua Per vaporizzare una grande massa d acqua grande quantità di energia: calore latente proporzionale massa della sostanza passa stato 5

6 Surgelare e Congelare Surgelazione : procedimento che avviene a livello industriale; comporta un raggiungimento di temperature tali per cui sono necessari macchinari appositi; avviene in tempi rapidissimi, può raggiungere in fase iniziale anche temperature inferiori ai - 80 C, non supera mai la temperatura di -18 C, ed è regolata da una legge (Decreto Legislativo n.110 del 27 gennaio 1992), poiché riguarda prodotti industriali - non comporta una significativa perdita di valore nutritivo del prodotto - avviene in tempi così rapidi e a temperature così basse che i cristalli di ghiaccio che si formano sono di piccolissime dimensioni prodotto surgelato, una volta riportato a temperatura ambiente, praticamente identico al prodotto fresco Congelazione : procedimento "casalingo ; può essere effettuato nel freezer di qualsiasi cucina; non ci sono normative, ma è necessario attenersi a qualche fondamentale norma igienica, per salvaguardare la salute e per conservare al meglio sapore e valori nutrizionali degli alimenti - cristalli più grandi, comportano la rottura delle strutture cellulari, una maggiore perdita d'acqua quando avviene il processo di scongelamento, e insieme all'acqua, anche di sostanze nutritive prodotto congelato, a causa dell'acqua persa e alla rottura delle strutture cellulare, appare meno compatto - liquido, quando si congela, si può espandere, e spaccare il contenitore in cui è conservato 6

7 Conservazione dei cibi L'altitudine influenza la temperatura di ebollizione dell'acqua. Con altezza diminuisce pressione dell'aria acqua entra in ebollizione temperature inferiori Dato che sterilizzare vuol dire fornire una certa quantità di calore per un certo tempo, diminuendo la quantità di calore fornita è necessario prolungare i tempi di ebollizione mano a mano che sale l'altitudine. Circa un minuto di ebollizione in più aggiunto per ogni 300m in più Se una ricetta prevede 5 min di ebollizione al livello del mare a 600 per 7 min. Le ricette generalmente forniscono tempi di ebollizione calcolati per un ampio intervallo di temperature. Basta quindi scegliere la temperatura relativa alla propria Alle grandi altitudini è pressoché impossibile bollire altitudine. la pasta o preparare una buona polenta, perché la temperatura di ebollizione dell'acqua non raggiunge i 100 gradi! 7

8 La pentola a pressione Corpo cilindrico Coperchio a chiusura ermetica (ottenuta in diversi modi, sia con innesti a baionetta che con leve o altri meccanismi che ne garantiscano la sicurezza) Sul coperchio sono presenti due o più valvole mantenere costante la pressione all'interno onde evitare del tutto ogni rischio di esplosione Fondo di considerevole spessore assicurare uniforme distribuzione del calore all'interno (inoltra diminuisce la possibilità che i cibi si attacchino al fondo, rendendo più agevole la pulizia della pentola) Per cuocere più in fretta un cibo non serve alzare la fiamma! Qualunque sia la forza della fiamma, la temperatura dell'acqua non supera i 100 gradi (e tende a calare con il diminuire della pressione atmosferica). Chiusura quasi ermetica della pentola impedisce fuoriuscita del vapore che deriva dalla ebollizione dell'acqua o degli altri liquidi vapore si accumula all'interno del recipiente esercitando sui cibi una pressione maggiore aumenta temperatura di ebollizione e quindi di cottura. La temperatura all'interno della pentola può così giungere anche a 120 gradi, diminuendo di conseguenza i tempi di cottura dei cibi. 8

9 La caffettiera Moka Sfrutta cambiamento di stato liquido vapore dell acqua Caffè Filtro Guarni- zione Vapore Acqua 1. Temperatura ambiente: Vapore acqueo in equilibrio con il liquido (pressione vapore saturo ~ 3 kpa) 2. Aumenta T cresce pressione di vapore. Quando pvs ~ 50 kpa spinta vapore vince forza gravità e resistenza del caffè al passaggio acqua risalita acqua lungo imbuto 4. Nel filtro l acqua attraversa la polvere sotto la pressione del vapore. Oli sulla Caffè (polvere) superficie granelli trattengono aromi, vengono emulsionati dando gusto Pressione e aroma alla bevanda Fiamma 3. Liquido sale T ~ 80 C, sottoposto a pressione ~ 100 kpa + 50 kpa (temperatura ebollizione ~110 C) acqua sale senza bollire! 5. Acqua prosegue verso il bricco superiore dove viene raccolta 6. Nella caldaia resta solo vapore alla temperatura 90 C, p ~ 200 kpa. Passaggio attraverso la 9