Exotermická reakce vydává tepelnou energii. Kondenzace je proces, při kterém se vodní pára mění na kapalnou vodu. K tomu obvykle dochází, když molekuly vodní páry přijdou do styku s chladnějšími molekulami. To způsobí, že molekuly vodní páry ztratí část energie jako teplo. Jakmile se ztratí dostatek energie, vodní pára změní stav na kapalinu.
Entalpie a fázové změny
Entalpie popisuje změnu energie systému. V případě vody je „systémem“ voda sama. Za stálého tlaku se entalpie týká změn tepla. Exotermické procesy zahrnují negativní změnu entalpie nebo ztrátu tepla. Jak vodní pára kondenzuje na kapalinu, ztrácí energii ve formě tepla. Proto je tento proces exotermický.
Kde vodní pára ukládá svoji energii?
Energie ve sloučenině existuje mnoha způsoby. Molekuly mohou mít různá množství a typy kinetické energie. Vibrační a rotační kinetická energie se projevuje, když se molekuly ohýbají a rotují. Translační kinetická energie je síla, která pohybuje celou molekulou. V kapalinách a pevných látkách mohou molekuly také vzájemně interagovat za vzniku mezimolekulárních vazeb. V plynu se předpokládá, že síla těchto mezimolekulárních vazeb je nulová. Energie ve vodní páře je translační kinetická energie a je závislá na teplotě. Jak teplota klesá, kinetická energie je rozptýlena v teple. Nakonec jsou mezimolekulární vazby dostatečně silné, aby změnily stav vodní páry na kapalinu.
Kolik energie ztrácí vodní pára?
Když se látka transformuje z kapaliny na plyn, vyžaduje energii rovnající se entalpii odpařování. Aby se tento proces zvrátil, systém vydá tolik energie. Entalpie odpařování vody je zhruba 44 kilojoulů na mol při 25 stupních Celsia. To znamená, že každý mol vody potřebuje 44 kilojoulů, aby se mohl přeměnit na páru při 25 stupních Celsia. To je také množství energie, které voda vydá, když při této teplotě kondenzuje.
Nukleace
Aby došlo ke kondenzaci, potřebuje vodní pára fyzické místo. Jednotlivé molekuly vodní páry nebudou kondenzovat bez dostatečně velkých částic, ke kterým se mohou připojit. Aby bylo zajištěno místo pro kondenzaci, musí být vzduch nasycen vodní párou a musí obsahovat větší částice. Tyto větší částice mohou být minerály nebo dostatečně velké kapičky. Jakmile molekula vodní páry přijde do kontaktu s větší molekulou sloužící jako nukleační místo, může uvolňovat teplo a kondenzovat na kapalnou vodu.