Come si forma

A seconda delle condizioni (temperatura, pressione e umidità) a cui il vapore acqueo si trova, si parla di:

• vapore saturo: è la condizione in cui il vapore si trova all'equilibrio con il liquido (acqua); una variazione anche minima di temperatura provoca lo spostamento da tale condizione;
• vapore saturo umido: è il vapore saturo che contiene la massima quantità di liquido, che si trova sotto forma di minutissime goccioline; esempi di questo stato sono il vapore della pentola, la nebbia e le nuvole;
• vapore saturo secco: è il vapore saturo con il minore quantitativo di liquido, ovvero quello che non contiene nessuna gocciolina d'acqua; in tali condizioni il vapore non è visibile; ad esempio l'improvvisa scomparsa della nebbia è dovuto al passaggio da vapore saturo a vapore saturo secco; succede infatti che l'umidità dell'aria passa dallo stato saturo umido (o punto di rugiada) allo stato secco, perché i raggi del sole hanno evaporato quelle goccioline e in conseguenza di ciò l'aria diviene trasparente;
• vapore surriscaldato: è un vapore che si trova in condizioni di non equilibrio; il termine "surriscaldato" indica che tale vapore presenta una temperatura superiore a quella che normalmente dovrebbe avere, per la pressione a cui si trova.

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 dell'energia che trasporta, e, dunque, a pari quantità di vapore utilizzato, 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.

Esempi                

Alla pressione di 1 atmosfera, la temperatura del vapore della pentola è sempre uguale a 100 °C, perché questa temperatura è una condizione fisica tipica dell'acqua (il vapore possiede una densità che è circa 1/1800 di quella dell'acqua). Però nella pentola a pressione la 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. Anche 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. Non può aumentare di temperatura, perché la presenza di acqua funziona da "termostato". Ma se per caso dimentichiamo la pentola e si asciuga tutta l'acqua, vedremmo che quel vapore raggiunge 150-200 °C, il metallo della pentola annerirà ed il nostro cibo brucerà, ma la pentola non può scoppiare perché la sua valvola di sfiato la mantiene sempre alla stessa pressione. È invece il vapore che vi è in essa a mutare di tipo, cioè a raggiungere 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, saturo o surriscaldato, è il fluido di lavoro delle macchine a vapore, in cui l'espansione del vapore viene utilizzata per muovere un pistone o una turbina così da produrre un lavoro meccanico.