Vapore acqueo

Con il terminevapore acqueosi fa riferimento all'acquanel suostatodivapore. Invisibile, inodore e incolore, è uno dei componenti dell'atmosferaterrestre.  Quando il vapore acqueo si raccoglie in gran quantità e si mescola apolveri,gas vari,pollini, residui dellacombustione, diventa allora meno trasparente, dando luogo al fenomeno dellafoschiao dellacaligine.
A seconda delle condizioni (temperatura,pressioneeumidità) a cui il vapore acqueo si trova, si parla di:
Per gli usi tecnologici fa molta differenza la distinzione tra saturo umido, saturo secco e surriscaldato, perché l'impiego del vapore nelle macchine termiche utilizza il salto termico, cioè delcaloreche trasporta (il vapore surriscaldato, considerata la temperatura più alta, ne trasporta il maggior quantitativo), e dunque a pari quantità di vapore usato, quelle goccioline d'acqua riducono fortemente l'energia disponibile e, nel caso di macchine veloci come le turbine a vapore, quelle goccioline battono violentemente sul metallo, rovinando le macchine.
Alla pressione di 1atmosfera, la temperatura del vapore nella pentola è sempre uguale a 100 °C, perché questa temperatura è una condizione fisica tipica dell'acqua (e il vapore possiede una densità che è circa 1/1800 di quella dell'acqua). Però nellapentola a pressionela cottura è più rapida perché quando il vapore è in pressione può raggiungere temperature più alte, perciò il rapporto delle densità varierà. La temperatura dell'acqua, nella pentola a pressione, raggiunge e rimane alla stessa temperatura del vapore (con cui si trova a contatto), e perciò il cibo cuoce più in fretta. Nella pentola a pressione, il vapore è sempre "vapore saturo", perché è in presenza di acqua. È un vapore saturo sempre a circa 110 °C, perché la valvola mantiene costante una certa pressione.
Ma se per caso si lascia sul fuoco la pentola per troppo tempo e si asciuga tutta l'acqua, quel vapore raggiunge 150-200 °C, il metallo della pentola annerirà ed il cibo brucerà. Per prevenire l'esplosione della pentola a pressione derivante da malfunzionamento della valvola di sfiato, una valvola di sicurezza è richiesta per legge. Se si potesse alzare la temperatura interna, il vapore che vi è in essa muterebbe di tipo, raggiungendo una temperatura più alta di quella che dovrebbe avere a quella pressione. Così avremo prodotto in casa il "vapore surriscaldato". Nelle caldaie industriali si raggiungono pressioni di 50-60 atmosfere e si surriscalda il vapore a 450 °C. Il vapore d'acqua,saturoosurriscaldato, è ilfluidodi lavoro dellemacchine a vapore, in cui l'espansione del vapore viene usata per muovere unpistoneo unaturbinacosì da produrre unlavoromeccanico.
La temperatura del vapore acqueo varia in base al variare della pressione del vapore stesso e, in condizione di vapore saturo, assume i seguenti valori:
Il vapore acqueo atmosferico è parte delciclo idrologico, un sistema chiuso di circolazione dell'acqua dagli oceani e dai continenti verso l'atmosfera e viceversa, in un ciclo continuo dievaporazione,traspirazione,condensazioneeprecipitazione. La suaconcentrazioneinatmosferaè fortemente variabile nello spazio e nel tempo in funzione delle condizionimeteorologiche.
Il vapore acqueo è ilgas serraa più alta concentrazione in atmosfera (in media 0,33% fino ad arrivare in certi periodi al 4%) ed è quello che contribuisce maggiormente all'effetto serra(con un contributo stimato del 70%, che raggiunge il 98% se viene considerato anche l'effetto creato dalle nuvole). La stessa teoria dell'effetto serra è nata ai primi del 1800 proprio per spiegare il ruolo determinante del vapore acqueo nell'atmosfera. Nell'atmosfera, le molecole di acqua catturano il calore irradiato dalla Terra diramandolo in tutte le direzioni, riscaldando così la superficie della Terra prima di essere irradiato nuovamente nello spazio.
La forza motrice del vapore è stata utilizzata nei due secoli scorsi per il funzionamento di alcune macchine, come le macchine a vapore, inventate durante laRivoluzione industriale. Ora il vapore è usato soprattutto nellecentrali termoelettricheetermonucleariper muovere le turbine nella produzione di energia elettrica.
La tecnologia del vapore (come viene detto per antonomasia il vapore d'acqua) è stata sviluppata dalsecolo XVIIed ha ricevuto applicazione effettiva nella seconda metà delsecolo XVIII, ad opera soprattutto di scienziati ed ingegneri inglesi e francesi, tra cui si devono citareDenis PapineJames Watt. Il vapore d'acqua si ottiene medianteevaporazioneperebollizionedell'acqua in apposite apparecchiature dette caldaie o più precisamentegeneratori di vapore.
Caratteristica fondamentale del vapore d'acqua è la capacità di trasporto dicalore: alla pressione di 10 bar (1000 kPa) un chilo di vapore richiede 2013,6 kJ per cambiare di stato, e rende 2013,6 kJ condensando. Considerando che la temperatura di ebollizione a 10 bar è di 179,8 °C, e che quindi raffreddando da 179,8 a 0 °C 1 kg d'acqua si ottengono poco meno di 750 kJ, è evidente che trasporto 4 volte più energia usando vapore di quanta ne trasporti l'acqua.