In che modo l'acqua bolle in una pentola senza coperchio?

La pressione del vapore si accumula più facilmente in un contenitore chiuso, ma può comunque aumentare in un contenitore aperto.

L'ebollizione in una pentola aperta si verifica quando il tasso di diminuzione della pressione del vapore dovuto alla dissoluzione dell'aria nell'acqua è insignificante rispetto al tasso di aumento della pressione del vapore a causa del riscaldamento dell'acqua, E la pressione del vapore riesce a corrispondere al pressione atmosferica.

Supponiamo di riscaldare una pentola di solvente per farla bollire, aprire all'aria.

Avremo due processi concorrenti man mano che il solvente si riscalda:

• Le particolari molecole di solvente con sufficiente energia cinetica vaporizzare dalla superficie della soluzione in modo che la tensione di vapore sopra la soluzione aumenta.
• L'aria sopra la soluzione si dissolve nel solvente a inferiore la sua tensione di vapore, bloccando le particelle di solvente di fuoriuscire dalla superficie della soluzione.

This is shown in this modification of Raoult's law:

#DeltaP_(vap) = -chi_"solute"P_(vap)^"*"#

where #chi_"solute"# is the mol fraction of any solute in an ideal solution, and #P_(vap)^"*"# is the vapor pressure of the pure solvent. Note that #DeltaP_(vap) < 0#, indicating a decrease is inevitable.

La solubilità dei gas nei solventi (come l'acqua) diminuisce con l'aumentare della temperatura poiché le particelle più veloci hanno una maggiore tendenza alla fuga. In altre parole, quando il solvente viene riscaldato, meno aria può essere dissolta nel solvente.

Di conseguenza, la diminuzione della tensione di vapore dovuta alla dissoluzione dell'aria nel solvente diventa meno significativo come la temperatura del solvente aumenta.

(Ciò è matematicamente mostrato sopra, dove una diminuzione della solubilità [proporzionale a #chi_"solute"#] porta a una riduzione minore di #P_(vap)#.)

Alla fine, a temperature abbastanza calde, il tasso di vaporizzazione del solvente (aumentare in tensione di vapore) supera il tasso di dissoluzione dell'aria nel solvente (diminuire in tensione di vapore) e il solvente (come l'acqua) può raggiungere il suo punto di ebollizione.