Proprietà fisiche

FFOCUS ON vAPORE

Il vapore è uno stato fisico della materia, definibile come stato aeriforme a temperatura inferiore alla propria temperatura critica. Nel linguaggio comune, vapore è utilizzato come sinonimo di vapore acqueo, anche detto vapore d’acqua

a cura di Cristina Cardinali

Dal punto di vista fisico gas e vapore si distinguono perché il gas non può in alcun modo essere condensato (cioè ridotto allo stato liquido) se non dopo essere stato portato a temperatura inferiore a quella critica. Ad esempio l’aria può essere compressa sino a migliaia di atmosfere di pressione rimanendo gas; per renderla liquida è necessario che la sua temperatura sia minore di circa -150°C. Un vapore può trovarsi in equilibrio con la fase liquida (ossia alla temperatura di ebollizione della sostanza alle condizioni di pressione date): si parla in tal caso di vapore saturo. Se la temperatura del vapore è superiore a quella di ebollizione, si parla di vapore surriscaldato. Il vapore acqueo è acqua allo stato aeriforme. ■ Non ha un volume proprio; ■ Non ha una forma propria; ■ Occupa tutto lo spazio disponibile ed è comprimibile; ■ Non ha un colore e un odore; ■ Aumenta con la temperatura.

Il vapore acqueo è il vapore di gran lunga più diffuso in natura e più usato nelle applicazioni pratiche. Di grande utilità per i calcoli connessi agli impieghi tecnici del v. acqueo è il diagramma di Mollier, di cui la fig.2 rappresenta la regione più significativa dal punto di vista applicativo. In ascisse è l’entropia specifica s (cioè riferita all’unità di massa del fluido), in ordinata l’entalpia

Fig. 1 Fig. 2

specifica h; pertanto le trasformazioni isoentalpiche sono rappresentate da linee orizzontali, quelle adiabatiche da linee verticali. Sul diagramma di Mollier sono tracciate: a) le curve limite del v. e del liquido, che si congiungono nel punto critico P (cui corrispondono una temperatura di 375°C e una pressione di 22,1 MPa); b) le curve isobare a, che sono rettilinee nella zona del diagramma all’interno delle curve limite (cioè là dove coesistono liquido e v.), mentre nel campo del v. surriscaldato presentano andamento esponenziale con inclinazione progressivamente crescente; c) le curve isoterme b, che sono rettilinee e coincidenti con le corrispondenti isobare nella zona in cui, coesistendo liquido e v., il sistema è monovariante, mentre nel campo del

v. surriscaldato sono linee con inclinazione molto minore delle isobare; d) le curve a titolo in v. costante c, che nella zona del diagramma all’interno delle curve limite intersecano le isobare dividendole in parti proporzionali al valore del titolo, in quanto questo varia in relazione alla quantità di calore somministrata e, quindi, alla variazione di entropia. Sul diagramma di Mollier sono talvolta tracciate anche le curve isocore, che sono rette con inclinazione maggiore delle isobare. Il diagramma di Mollier per il vapore acqueo consente, pertanto, di determinare entalpia ed entropia di 1 kg di fluido, noti che siano pressione, temperatura e titolo; in tal modo è possibile calcolare le variazioni entalpiche ed entropiche connesse a trasformazioni che intervengono in numerosi problemi di termodinamica e di meccanica dei fluidi. ■