Hæld en iskold drink i et glas en varm sommerdag, og snart dannes der vanddråber på ydersiden af glasset. Hvordan sker denne kondens på glas, og hvor kommer vandet fra? En forståelse af materiens tilstande og faser besvarer disse spørgsmål.
Materiestater
Overvej tre af materiets tilstande: fast stof, væske og gas.
I en solidpartikler pakkes tæt sammen som byggesten og har en bestemt form. Partiklerne i det faste stof vil ikke bevæge sig meget, men de vil have en vibration fra de subatomære partikler som elektroner konstant i bevægelse.
Væsker vil svare til formen på en beholder - ligesom en iskold drink, der hældes i glasset, hvor væsken fylder beholderen. I væsker pakkes partiklerne løst og kan strømme omkring hinanden.
Gasser har ingen bestemt form og udvides til at fylde en container. Der er så meget plads mellem luftformige partikler, at partiklerne sjældent støder på kontakt med hinanden.
Materiestatus: Faseændringer
Vand kan bevæge sig gennem de tre tilstande af stof afhængigt af temperaturen. Det kan findes som et fast stof i is, flydende vand og som en gas i vanddamp.
Overvej nedenstående flowdiagram over, hvordan tilstanden af stof indgår i hinanden; de processer, hvormed dette sker, hedder:
Solid → i smelter vender sig til → væske → ind fordampning vender sig til → gas
Det modsatte er:
Gas → ind kondensation vender sig til → væske → ind fryser drejer til → fast
Bemærk, at kondensproces er når en gas bliver til en væske. Med vand betyder det, at vanddamp er blevet flydende vand.
En kondenskemisk definition er processen med et stof, der skifter fra en gasformig til en flydende tilstand. Denne proces er forårsaget af en ændring i mest temperatur, men også tryk.
Kondensationsproces og energi
Gennemgå flowdiagrammet for gas i en væske:
Gas → i kondensation bliver til → væske
Husk også, hvordan molekylerne virkede i både gasformige og flydende tilstande. I en gas har partikler en høj kinetisk energi. I en væske har de mindre kinetisk energi. En gas skal miste energi for at blive en væske.
Vandmolekylerne i gasformet tilstand mister varmeenergi, sænker deres bevægelse og begynder at "klæbe" sammen for at danne en væske.
Kondens: Vandcyklus
Vandkugler er dukket op på glasset, og fra definitionen betyder det det vanddamp er kondenseret til væske på glasoverfladen.
Denne vanddamp er altid til stede i luften, selv på klare dage. Vand kondenserer og fordamper altid (modsat kondens) i luften. At tage fat på vandcyklussen ved kondenseringsstedet kan hjælpe med at genkende, hvordan vand dannes på et koldt glas.
I vandcyklussen sænker vanddamp ind i den køligere øvre atmosfære, fordampningshastigheden ned til mindre end kondensationshastigheden. Kondens opstår i en hurtigere hastighed, og de gasformige vandmolekyler kondenserer omkring små luftbårne partikler af støv, salt og røg til dannelse af små dråber, der kan vokse ved at samle mere flydende vand molekyler.
Kondens på glas
Svarende til den køligere øvre atmosfære, da glasset i vores eksempel fra starten bliver koldt fra isen i drikken når den en temperatur, hvor kondens sker med en højere hastighed end fordampning. Selv på en varm dag, og selvom varm luft kan rumme mere vanddamp end kold luft, er der en øvre grænse for, hvor meget vanddamp luft kan holde.
Bevægelse af partikler kan forklare denne stigning i kondensationshastighed. Når den varme luft kommer i kontakt med det kolde glas, overføres varmen fra den varme luft til det kolde glas. Varmetabet i den omgivende luft får vanddampen fra glasset til at miste energi. Når energi er gået tabt, kondenserer vanddampen til væske på glasset.
Når isen smelter i drikken, vil temperaturen af væsken inde i glasset og den omgivende luft komme i ligevægt, og kondens på glasset dannes ikke længere.