Cosa succede a una temperatura di ebollizione quando la pressione diminuisce?

Quando la pressione dell'aria ambiente diminuisce, diminuisce anche la temperatura richiesta per far bollire un liquido. Ad esempio, ci vuole più tempo per preparare alcuni cibi ad altitudini elevate perché l'acqua bolle a temperature più basse; l'acqua trattiene meno calore quindi una corretta cottura richiede più tempo. La connessione tra pressione e temperatura è spiegata da una proprietà chiamata pressione di vapore, una misura della velocità con cui le molecole evaporano da un liquido.

TL; DR (troppo lungo; non ho letto)

All'aumentare della temperatura ambiente, aumentano anche le temperature di ebollizione. Questo perché l'aumento della temperatura ambiente rende difficile la fuoriuscita del vapore dal liquido e per far bollire è necessaria più energia.

La tensione di vapore di una sostanza è la pressione dei vapori esercitata su un contenitore della sostanza ad una determinata temperatura; questo vale sia per i liquidi che per i solidi. Ad esempio, si riempie a metà un contenitore d'acqua, si pompa l'aria e si chiude il contenitore. L'acqua evapora nel vuoto, producendo un vapore che esercita una pressione. A temperatura ambiente, la tensione di vapore è di 0,03 atmosfere o 0,441 libbre per pollice quadrato. Quando la temperatura aumenta, aumenta anche la pressione.

A qualsiasi temperatura superiore allo zero kelvin, le molecole di una sostanza vibrano in direzioni casuali. Le molecole vibrano più velocemente all'aumentare della temperatura. Tuttavia, le molecole non vibrano tutte alla stessa velocità; alcuni si muovono lentamente mentre altri sono molto veloci. Se le molecole più veloci riescono a raggiungere la superficie di un oggetto, potrebbero avere energia sufficiente per fuggire nello spazio circostante; sono quelle molecole che evaporano dalla sostanza. All'aumentare della temperatura, più molecole hanno l'energia per evaporare dalla sostanza, aumentando la pressione del vapore.

Se il vuoto circonda una sostanza, le molecole che lasciano la superficie non incontrano resistenza e producono un vapore. Tuttavia, quando la sostanza è circondata dall'aria, la sua pressione di vapore deve superare la pressione atmosferica affinché le molecole evaporino. Se la pressione del vapore è inferiore alla pressione atmosferica, le molecole che escono vengono respinte nella sostanza da collisioni con molecole d'aria.

Un liquido bolle quando le sue molecole più energetiche formano bolle di vapore. Tuttavia, sotto una pressione dell'aria sufficientemente elevata, un liquido diventa caldo ma non bolle né evapora. Quando la pressione dell'aria ambiente diminuisce, le molecole che evaporano da un liquido bollente incontrano una minore resistenza da parte delle molecole d'aria e entrano più facilmente nell'aria. Poiché la pressione del vapore può essere ridotta, viene ridotta anche la temperatura necessaria per far bollire il liquido.