T , ° C | T , ° F | P , kPa | P , torr | P , cajero automático |
---|---|---|---|---|
0 | 32 | 0,6113 | 4.5851 | 0,0060 |
5 | 41 | 0.8726 | 6.5450 | 0,0086 |
10 | 50 | 1.2281 | 9.2115 | 0.0121 |
15 | 59 | 1.7056 | 12.7931 | 0.0168 |
20 | 68 | 2.3388 | 17.5424 | 0.0231 |
25 | 77 | 3.1690 | 23.7695 | 0.0313 |
30 | 86 | 4.2455 | 31.8439 | 0.0419 |
35 | 95 | 5.6267 | 42.2037 | 0.0555 |
40 | 104 | 7.3814 | 55.3651 | 0.0728 |
45 | 113 | 9.5898 | 71,9294 | 0.0946 |
50 | 122 | 12.3440 | 92.5876 | 0.1218 |
55 | 131 | 15.7520 | 118.1497 | 0.1555 |
60 | 140 | 19.9320 | 149.5023 | 0,1967 |
sesenta y cinco | 149 | 25.0220 | 187.6804 | 0.2469 |
70 | 158 | 31.1760 | 233.8392 | 0.3077 |
75 | 167 | 38.5630 | 289.2463 | 0.3806 |
80 | 176 | 47.3730 | 355.3267 | 0.4675 |
85 | 185 | 57.8150 | 433.6482 | 0.5706 |
90 | 194 | 70.1170 | 525.9208 | 0,6920 |
95 | 203 | 84.5290 | 634.0196 | 0.8342 |
100 | 212 | 101.3200 | 759.9625 | 1,0000 |
La presión de vapor del agua es la presión a la que el vapor de agua está en equilibrio termodinámico con su estado condensado . A presiones más altas, el agua se condensaría . La presión del vapor de agua es la presión parcial del vapor de agua en cualquier mezcla de gases en equilibrio con agua sólida o líquida. Como ocurre con otras sustancias, la presión del vapor de agua es función de la temperatura y se puede determinar con la relación de Clausius-Clapeyron .
Los cálculos de la presión de vapor (de saturación) del agua se utilizan con mayor frecuencia en meteorología . La relación temperatura-presión de vapor describe inversamente la relación entre el punto de ebullición del agua y la presión, una propiedad utilizada en la cocción a presión .
Fórmulas de aproximación
Hay muchas aproximaciones publicadas para calcular la presión de vapor saturado sobre agua y hielo. Algunos de estos son (en orden aproximado de precisión creciente):
Nombre | Fórmula | Descripción | |||||||||||||||
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"Ec. 1" (ecuación de agosto) | , | donde P es la presión de vapor en mmHg y T es la temperatura en kelvin . Las constantes no se atribuyen. | |||||||||||||||
La ecuación de Antoine | , | donde la temperatura T está en grados Celsius (° C) y la presión de vapor P está en mmHg . Las constantes (no atribuidas) se dan como
| |||||||||||||||
Ecuación de August-Roche-Magnus (o Magnus-Tetens o Magnus) | , | donde la temperatura T está en ° C y la presión de vapor P está en kilopascales (kPa) Como se describe en Alduchov y Eskridge (1996). [2] La ecuación 23 en [2] proporciona los coeficientes que se utilizan aquí. Véase también la discusión de las aproximaciones de Clausius-Clapeyron utilizadas en meteorología y climatología . | |||||||||||||||
Ecuación de Tetens | , | donde la temperatura T está en ° C y P está en kPa | |||||||||||||||
La ecuación de Buck . | , | donde T está en ° C y P está en kPa. | |||||||||||||||
La ecuación de Goff-Gratch (1946) . [3] | (Ver artículo; demasiado largo) |
Precisión de diferentes formulaciones
Aquí hay una comparación de las precisiones de estas diferentes formulaciones explícitas, que muestran las presiones de vapor de saturación para agua líquida en kPa, calculadas a seis temperaturas con su error porcentual de los valores de la tabla de Lide (2005):
T (° C) P (tabla de tapas) P (ecuación 1) P (Antoine) P (Magnus) P (Tetens) P (dólar) P (Goff-Gratch) 0 0,6113 0,6593 (+ 7,85%) 0,6056 (-0,93%) 0,6109 (-0,06%) 0,6108 (-0,09%) 0,6112 (-0,01%) 0,6089 (-0,40%) 20 2.3388 2,3755 (+ 1,57%) 2,3296 (-0,39%) 2,3334 (-0,23%) 2,3382 (+ 0,05%) 2,3383 (-0,02%) 2,3355 (-0,14%) 35 5.6267 5.5696 (-1.01%) 5,6090 (-0,31%) 5,6176 (-0,16%) 5,6225 (+ 0,04%) 5,6268 (+ 0,00%) 5,6221 (-0,08%) 50 12.344 12,065 (-2,26%) 12,306 (-0,31%) 12,361 (+ 0,13%) 12,336 (+ 0,08%) 12,349 (+ 0,04%) 12,338 (-0,05%) 75 38.563 37,738 (-2,14%) 38,463 (-0,26%) 39.000 (+ 1,13%) 38,646 (+ 0,40%) 38,595 (+ 0,08%) 38,555 (-0,02%) 100 101,32 101,31 (-0,01%) 101,34 (+ 0,02%) 104,077 (+ 2,72%) 102,21 (+ 1,10%) 101,31 (-0,01%) 101,32 (0,00%)
En Alduchov y Eskridge (1996) se presenta una discusión más detallada de la precisión y las consideraciones de la inexactitud en las mediciones de temperatura. El análisis aquí muestra que la fórmula simple no atribuida y la ecuación de Antoine son razonablemente precisas a 100 ° C, pero bastante deficientes para temperaturas más bajas por encima del punto de congelación. Tetens es mucho más preciso en el rango de 0 a 50 ° C y muy competitivo a 75 ° C, pero el de Antoine es superior a 75 ° C y más. La fórmula no atribuida debe tener un error cero a alrededor de 26 ° C, pero tiene una precisión muy pobre fuera de un rango muy estrecho. Las ecuaciones de Tetens son generalmente mucho más precisas y posiblemente más sencillas para su uso a temperaturas cotidianas (por ejemplo, en meteorología). Como era de esperar, la ecuación de Buck para T > 0 ° C es significativamente más precisa que la de Tetens, y su superioridad aumenta notablemente por encima de 50 ° C, aunque su uso es más complicado. La ecuación de Buck es incluso superior a la más compleja ecuación de Goff-Gratch en el rango necesario para la meteorología práctica.
Aproximaciones numéricas
Para realizar cálculos serios, Lowe (1977) [4] desarrolló dos pares de ecuaciones para temperaturas por encima y por debajo del punto de congelación, con diferentes niveles de precisión. Todos son muy precisos (en comparación con Clausius-Clapeyron y Goff-Gratch ) pero usan polinomios anidados para un cálculo muy eficiente. Sin embargo, hay revisiones más recientes de formulaciones posiblemente superiores, en particular Wexler (1976, 1977), [5] [6] informado por Flatau et al. (1992). [7]
Además, se pueden encontrar ejemplos del uso moderno de estas fórmulas en GISS Model-E de la NASA y Seinfeld y Pandis (2006). La primera es una ecuación de Antoine extremadamente simple, mientras que la segunda es un polinomio. [8]
Dependencia gráfica de la presión de la temperatura
Ver también
- punto de rocío
- Leyes de los gases
- Masa molar
- Relación Clausius-Clapeyron
- Ecuación de Goff-Gratch
- Ecuación de Antoine
- Ecuación de Tetens
- Ecuación de Arden Buck
- Método de Lee – Kesler
Referencias
- ^ Lide, David R., ed. (2004). Manual CRC de Química y Física, (85ª ed.). Prensa CRC. págs. 6–8. ISBN 978-0-8493-0485-9.
- ^ a b Alduchov, OA; Eskridge, RE (1996). "Aproximación de forma Magnus mejorada de la presión de vapor de saturación" . Revista de meteorología aplicada . 35 (4): 601–9. Código Bibliográfico : 1996JApMe..35..601A . doi : 10.1175 / 1520-0450 (1996) 035 <0601: IMFAOS> 2.0.CO; 2 .
- ^ Goff, JA y Gratch, S. 1946. Propiedades del agua a baja presión de -160 a 212 ° F. En Transactions of the American Society of Heating and Ventilating Engineers, págs. 95-122, presentado en la 52ª reunión anual de la American Society of Heating and Ventilating Engineers, Nueva York, 1946.
- ^ Lowe, PR (1977). "Un polinomio aproximado para el cálculo de la presión de vapor de saturación" . Revista de meteorología aplicada . 16 (1): 100–4. Código Bibliográfico : 1977JApMe..16..100L . doi : 10.1175 / 1520-0450 (1977) 016 <0100: AAPFTC> 2.0.CO; 2 .
- ^ Wexler, A. (1976). "Formulación de presión de vapor para agua en el rango de 0 a 100 ° C. Una revisión" . Revista de Investigación de la Oficina Nacional de Normalización Sección A . 80A (5–6): 775–785. doi : 10.6028 / jres.080a.071 .
- ^ Wexler, A. (1977). "Formulación de presión de vapor para hielo" . Revista de Investigación de la Oficina Nacional de Normalización Sección A . 81A (1): 5-20. doi : 10.6028 / jres.081a.003 .
- ^ Flatau, PJ; Walko, RL; Algodón, WR (1992). "Polinomio se ajusta a la presión de vapor de saturación" . Revista de meteorología aplicada . 31 (12): 1507-13. Código Bibliográfico : 1992JApMe..31.1507F . doi : 10.1175 / 1520-0450 (1992) 031 <1507: PFTSVP> 2.0.CO; 2 .
- ^ Clemenzi, Robert. "Vapor de agua - Fórmulas" . mc-computing.com .
Otras lecturas
- "Propiedades termofísicas del agua de mar" . Rutinas de biblioteca Matlab, EES y Excel VBA . MIT. 20 de febrero de 2017.
- Garnett, Pat; Anderton, John D; Garnett, Pamela J (1997). Manual de laboratorio de química para la escuela secundaria superior . Longman. ISBN 978-0-582-86764-2.
- Murphy, DM; Koop, T. (2005). "Revisión de las presiones de vapor de hielo y agua superenfriada para aplicaciones atmosféricas" . Revista trimestral de la Royal Meteorological Society . 131 (608): 1539–65. Código Bibliográfico : 2005QJRMS.131.1539M . doi : 10.1256 / qj.04.94 .
- Speight, James G. (2004). Manual de Química de Lange (16ª ed.). McGraw-Hil. ISBN 978-0071432207.
enlaces externos
- Vömel, Holger (2016). "Formulaciones de presión de vapor de saturación" . Boulder CO: Laboratorio de Observación de la Tierra, Centro Nacional de Investigaciones Atmosféricas. Archivado desde el original el 23 de junio de 2017.
- "Calculadora de presión de vapor" . Servicio Meteorológico Nacional, Administración Nacional Oceánica y Atmosférica.