Question

H2O(l) es002-1.jpg H2O(g) es002-2.jpgH > 0; es002-3.jpgS > 0

Answer 1

Para la reacción H2O(l) → H2O(g) con ΔH > 0 y ΔS > 0, la espontaneidad viene dada por la energía libre de Gibbs:

ΔG = ΔH − T·ΔS.

- Si ΔG < 0 la vaporización es espontánea.
- Por tanto la condición es T > ΔH/ΔS (si ΔH y ΔS son constantes en el intervalo de T considerado).

Ejemplo numérico para agua (a 1 atm):
- ΔHvap ≈ 40,7 kJ·mol⁻¹
- ΔSvap ≈ ΔHvap/Tboil ≈ 40 700 J·mol⁻¹ / 373 K ≈ 109 J·K⁻¹·mol⁻¹
- Umbral: ΔH/ΔS ≈ 373 K ≈ 100 °C.

Conclusión:
- A presiones ~1 atm la vaporización global es espontánea solo a T > 100 °C (ΔG < 0). A T = 100 °C está en equilibrio (ΔG = 0). A T < 100 °C ΔG > 0 y la conversión completa a gas no es espontánea, aunque siempre hay evaporación parcial hasta que se alcanza la presión de vapor de equilibrio (por eso el agua se evapora lentamente a temperatura ambiente). La temperatura de equilibrio cambia si cambia la presión (p. ej. hervir a menor temperatura a menor presión).