Von einer Oberfläche verdunstende Flüssigkeit hat einen kühlenden Effekt. Und verschiedene Flüssigkeiten haben diese Wirkung in unterschiedlichem Maße. Reinigungsalkohol hat beispielsweise einen stärkeren Verdunstungskühleffekt als Wasser. Alkohol verdunstet vergleichsweise schneller als Wasser, weshalb ihn Wissenschaftler als „flüchtige“ Flüssigkeit einstufen. Aber unabhängig von der Flüssigkeit folgen sie alle dem gleichen Prinzip der Verdunstungskühlung. Im flüssigen Zustand hat der Stoff – sei es Wasser oder Alkohol – einen gewissen Wärmeinhalt, der für den Prozess zentral ist. Entscheidend dafür sind auch zwei der drei Grundphasen der Materie: Flüssigkeit und Dampf. (Die Festphase ist natürlich die dritte.)
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Die Verdampfung bewirkt eine Kühlung, da der Prozess Wärmeenergie benötigt. Die Energie wird den Molekülen bei der Umwandlung von Flüssigkeit in Gas entzogen, wodurch sich an der ursprünglichen Oberfläche abkühlt.
Hitze und Verdunstung
Wenn eine Flüssigkeit verdampft, wandeln sich ihre Moleküle von der flüssigen Phase in die Dampfphase um und entweichen von der Oberfläche. Wärme treibt diesen Prozess an. Damit das Molekül die Flüssigkeitsoberfläche verlassen und als Dampf entweichen kann, muss es Wärmeenergie mitnehmen. Die Wärme, die es mitnimmt, kommt von der Oberfläche, von der es verdunstet. Da das Molekül beim Austritt Wärme mitnimmt, hat dies eine kühlende Wirkung auf die zurückbleibende Oberfläche. Dies macht die Verdunstungskühlung leicht verständlich.
Verdunstung und menschlicher Schweiß
Ein Beispiel für Verdunstungskälte ist der menschliche Schweiß. Wir haben Poren in unserer Haut, aus denen flüssiges Wasser in unserer Haut entweicht und in Wasserdampf in der Luft umgewandelt wird. Dabei kühlt es unsere Hautoberfläche ab. Dies geschieht fast ständig bis zu einem gewissen Grad. Wenn wir einer Umgebung ausgesetzt sind, die wärmer ist als für uns angenehm, erhöht sich der Grad an Schweiß oder Verdunstung. Daraus folgt, dass der Kühleffekt zunimmt. Je mehr Wassermoleküle aus der flüssigen Phase aus unserer Hautoberfläche und aus unseren Poren entweichen, desto stärker ist die Kühlwirkung. Dies liegt wiederum daran, dass die Flüssigkeitsmoleküle, wenn sie entweichen und zu Dampf werden, Wärme benötigen und sie mitnehmen.
Verdunstung und Pflanzentranspiration
Pflanzen tun etwas Ähnliches durch einen Prozess, der Transpiration genannt wird. Pflanzenwurzeln „trinken“ Wasser aus dem Boden und transportieren es durch den Stängel zu den Blättern. Pflanzenblätter haben Strukturen, die als Spaltöffnungen bezeichnet werden. Dies sind im Wesentlichen Poren, die man sich mit den Poren unserer Haut vergleichen kann.
Funktion der Transpiration
Eine der Hauptfunktionen dieses Prozesses in Pflanzen ist der Transport von Wasser, das von Pflanzengeweben in anderen Pflanzenteilen als den Wurzeln benötigt wird. Dieser Verdunstungskühleffekt kommt aber auch der Pflanze zugute. Dies verhindert, dass die Pflanze, die sehr gut direkter, intensiver Sonneneinstrahlung ausgesetzt sein könnte, vor Überhitzung steht. Und das erklärt auch, warum wir uns an einem heißen Tag, wenn wir ein Waldgebiet betreten, deutlich kühler fühlen. Ein Teil davon ist auf den Schatten zurückzuführen, aber auch auf den Verdunstungskühleffekt der Bäume durch diesen Transpirationsprozess.
Wind erhöht die Verdunstung
Wind verstärkt die Wirkung der Verdunstungskühlung, und das ist ein bekanntes Konzept. Jeder, der schon einmal geschwommen ist und aus dem Wasser in eine ruhige Umgebung gekommen ist, im Gegensatz zu einer windigen, kann bestätigen, dass es sich im Wind kälter anfühlt. Der Wind erhöht die Verdunstung des flüssigen Wassers von unserer Hautoberfläche und beschleunigt die Umwandlung in Dampf.
Windkühlfaktor
Dieser Vorgang verursacht übrigens auch den sogenannten Windchill. Selbst bei kälteren Bedingungen, wenn wir draußen sind und unsere Haut den Elementen ausgesetzt ist, tritt eine gewisse Schweißbildung auf. Wenn es windig ist, findet mehr Verdunstungskühlung von exponierter Haut statt. Dies erklärt die Grundlagen des sogenannten Wind-Chill-Faktors.
