Vaporización
La vaporización es el paso de líquido a gas al absorber calor, y puede producirse por evaporación o por ebullición.
La vaporización es el cambio de estado en el que una sustancia pasa de líquido a gas al absorber energía en forma de calor. Ocurre de dos maneras: la evaporación, lenta y superficial, y la ebullición, rápida y en todo el volumen del líquido. Es un proceso endotérmico: el líquido necesita recibir calor para que sus moléculas venzan las fuerzas que las mantienen unidas.
¿Qué es la vaporización?
En un líquido, las moléculas se mueven continuamente con distintas energías. Las que llegan a la superficie con suficiente energía cinética pueden escapar a la fase gaseosa. Cuando se calienta el líquido, más moléculas adquieren esa energía y la vaporización se acelera. El proceso inverso es la condensación.
Mientras dura el cambio de estado, la temperatura de la sustancia pura se mantiene constante: el calor que se aporta no sube la temperatura, sino que se emplea en romper las atracciones entre moléculas. Ese calor se llama calor latente de vaporización.
Tipos de vaporización
- Evaporación: se produce solo en la superficie y a cualquier temperatura. Es más rápida con más temperatura, más superficie expuesta, viento y menor humedad. Por eso la ropa se seca al aire y sudar nos refresca: las moléculas que escapan se llevan energía y el líquido restante se enfría.
- Ebullición: se da en toda la masa del líquido, con formación de burbujas de vapor, cuando se alcanza la temperatura de ebullición, que depende de la presión.
- Calefacción (efecto Leidenfrost): el líquido cae sobre una superficie muy caliente, mucho más que su punto de ebullición, y se vaporiza al instante formando una capa de vapor sobre la que patina; es lo que se ve cuando una gota de agua «baila» sobre una sartén muy caliente.
Calor latente: fórmula y unidades
Q es el calor necesario (J), m la masa que cambia de estado (kg) y L_v el calor latente de vaporización (J/kg), característico de cada sustancia. Para el agua a 100 °C y 1 atm, L_v ≈ 2,26 × 10⁶ J/kg (2 260 kJ/kg), un valor muy alto comparado con el calor latente de fusión del hielo, unos 3,34 × 10⁵ J/kg. Por eso hervir agua requiere mucha más energía que fundir el mismo hielo.
Si el líquido está inicialmente por debajo de su punto de ebullición, hay que sumar primero el calor sensible para calentarlo: Q = m · c · ΔT, donde c es el calor específico (para el agua líquida, 4 186 J/(kg·K)).
Influencia de la presión
La temperatura de ebullición aumenta con la presión. Con 1 atm el agua hierve a 100 °C, pero a unos 3 000 m de altitud, con una presión del orden del 70 % de la del nivel del mar, hierve alrededor de 90 °C. En una olla a presión sucede lo contrario: al aumentar la presión interior, el agua hierve por encima de 120 °C y los alimentos se cocinan antes.
Ejemplos y aplicaciones
- Centrales térmicas y nucleares: el agua se vaporiza para mover turbinas de vapor.
- Refrigeración: el fluido refrigerante se vaporiza en el evaporador y absorbe calor del interior.
- Destilación: separa mezclas aprovechando distintos puntos de ebullición (alcohol, petróleo, agua potable).
- Cocina: hervir, cocer al vapor, reducir salsas.
- Regulación térmica del cuerpo: la sudoración se basa en la evaporación del agua de la piel.
- Ciclo del agua: la evaporación en océanos y ríos alimenta las nubes. Ver estados del agua.
Ejercicios resueltos
1. ¿Cuánto calor se necesita para vaporizar 0,5 kg de agua que ya está a 100 °C? (L_v = 2,26 × 10⁶ J/kg)
Q = m·L_v = 0,5 · 2,26 × 10⁶ = 1,13 × 10⁶ J → Q = 1 130 kJ
2. ¿Qué calor total hace falta para convertir 1 kg de agua a 20 °C en vapor a 100 °C? (c = 4 186 J/(kg·K))
Calentar: Q₁ = 1 · 4 186 · 80 = 334 880 J. Vaporizar: Q₂ = 1 · 2,26 × 10⁶ = 2 260 000 J. Total → Q ≈ 2,59 × 10⁶ J ≈ 2,6 MJ
3. Si un hervidor ideal de 2 000 W transfiere toda su potencia al agua, ¿cuánto tardaría en evaporar por completo ese kilogramo?
t = Q/P = 2,595 × 10⁶ J / 2 000 W ≈ 1 297 s → ≈ 21,6 min. En la práctica, tarda más por las pérdidas de calor.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la diferencia entre evaporación y ebullición?
La evaporación sucede en la superficie y a cualquier temperatura; la ebullición ocurre en todo el líquido, con burbujas, cuando se alcanza su temperatura de ebullición.
¿La vaporización absorbe o libera calor?
Absorbe calor: es un proceso endotérmico. El proceso inverso, la condensación, libera esa misma energía.
¿Por qué no sube la temperatura mientras hierve el agua?
Porque el calor aportado se usa en el cambio de estado (calor latente) y no en aumentar la energía cinética media de las moléculas.
¿Por qué el agua hierve a menos de 100 °C en la montaña?
Porque la presión atmosférica es menor y, con menos presión, el líquido necesita menos temperatura para que su presión de vapor la iguale.
Referencias
- Çengel, Y. A. y Boles, M. A. Termodinámica. McGraw-Hill.
- Tipler, P. A. y Mosca, G. Física para la ciencia y la tecnología. Reverté.
- Serway, R. A. y Jewett, J. W. Física para ciencias e ingeniería. Cengage Learning.
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2026). «Vaporización». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/fisica/vaporizacion/
