Sí, el hielo se evapora en el vacío y se evapora más rápido en el vacío. De hecho, siempre se evapora a cualquier temperatura y presión. De hecho, lo que realmente importa es la temperatura que realmente importa es la temperatura. La presión solo entra en juego cuando se habla de la evaporación * neta *. La evaporación neta es el efecto total de la evaporación: las moléculas que salen de la superficie del hielo, menos el efecto opuesto de la condensación, que es cuando las moléculas de los alrededores se atascan nuevamente en la superficie.
La temperatura es todo lo que gobierna las moléculas que salen de la superficie, la evaporación, porque indica la probabilidad de que haya moléculas con suficiente energía para escapar de los enlaces que las sostienen a la superficie. Esto se debe a que la temperatura habla de la energía cinética * promedio * de las moléculas cuando en realidad hay muchas moléculas muy por encima y por debajo de esa energía. Sí, la cantidad de moléculas que son lo suficientemente “rápidas” para escapar disminuye muy rápidamente a medida que la temperatura desciende, pero todavía hay algunas moléculas que obtienen la velocidad suficiente para escapar.
La presión importa porque gobierna el fenómeno opuesto, la condensación. Todas las moléculas en el espacio fuera del hielo tienen diferentes energías cinéticas (velocidades) y ocasionalmente rebotan en la superficie del hielo. Si son lo suficientemente lentos, o se podría decir con una energía lo suficientemente baja, pueden ser atrapados por las fuerzas que mantienen unido al sólido (o líquido). Esto es condensación, y obviamente tiene una dependencia de la temperatura, pero la presión se vuelve crítica porque tener más moléculas volando alrededor significa más colisiones. El resultado es que la condensación aumenta con la presión del vapor de agua. En el vacío, no hay moléculas que colisionen y se atasquen, por lo que no puede haber condensación para equilibrar o ralentizar la evaporación neta.
Entonces, en realidad, el hielo se evapora (evaporación neta) más rápido en el vacío, ya que no puede haber condensación. También es muy importante tener en cuenta que no solo estamos hablando de presión en general. No importa si hay una gran cantidad de nitrógeno u oxígeno u otras moléculas además del agua en el espacio alrededor del hielo. Lo que importa es la “presión parcial” del vapor de agua. Esto significa que solo la presión debida a las moléculas de H2O es importante.
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Esta es la razón por la cual la humedad relativa es un número de clima tan importante. En realidad, es decir cuál es la presión parcial del agua en el aire. 100% de humedad significa que la presión parcial del agua en el aire es lo suficientemente alta, a la temperatura actual, de modo que la evaporación y la condensación se producen a una velocidad igual. Si se calienta sin agregar vapor de agua, la humedad relativa disminuye porque la evaporación comienza a ocurrir más rápido. Si el aire se vuelve más frío, como cuando se empuja una montaña, la humedad relativa aumenta y se produce lluvia y nieve. La alta humedad relativa es muy incómoda a altas temperaturas porque el sudor no se evapora fácilmente.
Como ilustración, mis padres vivían en Kansas, EE. UU., Y colgaban la ropa para secarla en un clima bajo cero. Funcionó perfectamente bien porque incluso el hielo siempre se está evaporando. Sí, lo hizo lentamente porque hacía mucho frío, pero el aire estaba muy seco y la condensación no equilibraba la evaporación. De hecho, Kansas también es muy ventoso, y al igual que soplar sobre algo, ayuda a secar, el viento ayuda a secar la ropa. ¿Por qué ayuda eso? Bueno, el aire ventoso tiene más energía cinética, lo que significa que las moléculas en el aire tienen menos probabilidades de ser lo suficientemente lentas para atascarse en la superficie. También pueden transferir esa energía durante una colisión a las moléculas de la superficie, que luego pueden escapar. También significa que las moléculas recientemente evaporadas se eliminan rápidamente de las proximidades de la superficie para que la presión parcial local permanezca baja.
Otra ilustración es la quemadura del congelador. Cuando pones cosas en el congelador siempre hay un poco de espacio de aire alrededor de la comida. La evaporación tiene lugar, como siempre, y los recipientes mal sellados permiten que el agua evaporada se escape al gran volumen de todo el congelador. Dado que el aire en el congelador siempre está muy seco (un subproducto del proceso de enfriamiento) y dado que se está intercambiando constantemente, muchas de las moléculas perdidas por evaporación se eliminan antes de que puedan condensarse. Incluso un contenedor bien sellado tiene problemas si hay mucho espacio de aire en el contenedor. Después de un tiempo, descubrirá que hay cristales de hielo en todas las superficies internas del contenedor. Esas son en realidad moléculas que se evaporaron de la comida pero se condensaron en otro lugar.
