Consideremos un cilindro que tiene agua en su interior. El volumen (y, por tanto, la presión) del cilindro es ajustable mediante un pistón. El grosor del cilindro y del pistón es muy insignificante. El cilindro y el pistón son perfectos conductores térmicos. La temperatura del aire que rodea al cilindro es $T_{surr}$ . 
Si al principio la temperatura del agua es $T_w\gt T_{surr}$ sabemos que el calor se transfiere del agua al aire circundante hasta $T_w=T_{surr}$ . Sabemos experimentalmente que el cambio de $T_w$ a $T_{surr}$ . Si disminuimos la presión interior de la botella hasta por debajo de la presión de vapor del agua a $T_w$ rápidamente antes de que $T_w$ llega a $T_{surr}$ ¿Qué pasará? ¿Se evaporará el agua antes de que su temperatura alcance $T_{surr}$ ? Si el agua se evapora, ¿de dónde procede el calor necesario para ello? Si el agua no se evapora, ¿entonces por qué? Gracias de antemano.
Respuestas
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Una parte del agua se evapora, y el calor necesario para ello procede del propio agua. El agua se enfriará un poco (el calor latente de evaporación es una función de la temperatura, que va de unos 45 kJ/mol a 0 °C a 40,7 kJ/mol a 100 °C). La capacidad calorífica del agua es de unos 75 J/mol K. Esto significa que la evaporación de un gramo de agua extraería suficiente calor de 600 gramos de agua para enfriarla un grado Celsius.
La evaporación es una forma muy eficaz de extraer el calor, por eso el sudor funciona...
Parte del agua se evaporará. Ten en cuenta que no todas las moléculas de agua tienen la misma energía, algunas se mueven más rápido que otras. La medición de la temperatura indica la energía media de las moléculas de agua.
Al levantar el pistón, algunas de las moléculas más rápidas escaparán del líquido para convertirse en vapor de agua. Las moléculas restantes tienen una energía media menor y, por tanto, una temperatura más baja.
El agua seguirá evaporándose hasta que la presión de vapor alcance el punto de equilibrio. En equilibrio, el número medio de moléculas que escapan del líquido a lo largo del tiempo es igual al número de moléculas que son capturadas por el líquido.
La evaporación puede verse favorecida por la adición de calor, pero la adición de calor no es necesaria para la evaporación. En ausencia de una fuente de calor externa, el calor latente de la evaporación se toma del propio agua, haciendo que la temperatura del agua descienda.
Cuando la presión es inferior a la presión de vapor, se produce la evaporación. Acompañando al cambio de fase (evaporación), se necesita calor, lo que reduce la temperatura del agua y su presión de vapor debe ser aún más baja. Así que es necesario seguir reduciendo la presión para que la evaporación continúe. De lo contrario, se detendrá.
Cuando alcanza o es inferior (transitorio) a la temperatura circundante, sigue siendo necesario reducir la presión. Pero esta vez, es para superar el aumento de presión debido al aumento de vapor de agua por la evaporación. Hay que seguir reduciendo la presión para que se siga evaporando. De lo contrario, dejará de evaporarse.
