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BIOGRAFÍA

               Desde tiempos inmemoriales es sabido que la temperatura de ebullición de un líquido se eleva al incrementar el valor de la presión que soporta la sustancia en consideración, y de este hecho se han realizado muchas aplicaciones de índole práctica.

               En términos de Física experimental se define el punto de ebullición de un líquido como la temperatura a la cual se iguala el valor de la presión de vapor del fluido con el que corresponde a la presión atmosférica. Desde el punto de vista de una consideración termodinámica, la coordenada presión de vapor – temperatura en un diagrama de fases, p – T, que corresponda al denominado punto triple de una sustancia, establece ese punto de ebullición para la presión de 700 mm (Hg). La coordenada del punto triple es característica para cada sustancia y coincide con la intersección de las tres líneas representativas de los equilibrios s-l, l-s y s-v, que poseen pendientes dp/dT, definidas por una ecuación común, llamada de Clausius – Clapeyron.

dp/dT = DS/DV

en donde se define el valor de la pendiente de cada línea, dp /dT, como el cociente existente entre el cambio de entropía D S de la fase más desordenada y la más ordenada respecto, al cambio de los volúmenes molares respectivos, DV. En el caso del agua, y para la línea representativa del proceso de fusión, este último valor es negativo, dado que durante la congelación hay un aumento de volumen en el cambio l-s. Para la vaporización, teniendo en cuenta que DS es igual a la relación entre el calor latente de vaporización, DH, y el cambio de volumen, DV_l - DV_n, la ecuación de Clausius – Clapeyron adopta la forma

dp /dT = DH_n / (V_l – V_n)

               Teniendo en cuenta que el volumen de la fase gaseosa es mucho mayor que el volumen de la fase líquida y admitiendo un comportamiento ideal para la fase de vapor, según el cual se cumple aproximadamente que V_n= p /RT, se deduce

ln p₂ /p₁ = l_v/R(1/T₁– 1/T₂)

siendo l_v el calor latente de vaporización D H_n

               El modelo de la marmita  de Papin que se conserva en el Museo está formado por una vasija cilíndrica de hierro forjado, de paredes gruesas y con una tapadera resistente que se cierra herméticamente mediante la acción o giro de un potente tornillo conectado a una abrazadera. Se ha empleado en las operaciones de laboratorio en que se precisa someter una sustancia o sistema a una presión elevada. En estos casos se recurría a una expresión empírica que indica la temperatura de ebullición del agua a una presión distinta del valor normal.

T_e = 100 ± m/27

               Siendo m la diferencia entre el valor de la presión experimental y 760 mm. Esta expresión es una simplificación de la anterior al tener en cuenta el valor del calor latente de vaporización del agua. La marmita va provista de un manómetro con indicaciones en atmósferas.

               Muy relacionado con la marmita de Papin es el autoclave. El modelo que aquí se reseña es representativo de los instrumentos existentes en la mayoría de los laboratorios e instalaciones industriales de la época. Se le conocía como autoclave de Richardson y se ha destinado a someter a los objetos y vasijas de laboratorio a la acción del calor húmedo. En esencia consta de un depósito cilíndrico metálico y de paredes resistentes, provisto de una tapadera que ajusta herméticamente y que se fija mediante tornillos de presión. Se encuentra provista de un manómero y de una llave de salida de vapor. Las indicaciones del manómetro son en atmósferas de presión o en grados centígrados, de conformidad con la correspondencia entre ambos valores según la expresión de Clausius – Clapeyron aplicada al agua.

               El depósito posee en su fondo una entrada para agua líquida y dispone de un conjunto de bateas para colocar los objetos que se desean tratar con el vapor de agua sobrecalentado. La expulsión de vapor de agua, una vez realizada la operación de calefacción, se efectúa a través de la llave de purgado.