Una reacción exotérmica emite energía térmica. La condensación es el proceso por el cual el vapor de agua se convierte en agua líquida. Esto suele ocurrir cuando las moléculas de vapor de agua entran en contacto con moléculas más frías. Esto hace que las moléculas de vapor de agua pierdan algo de energía en forma de calor. Una vez que se pierde suficiente energía, el vapor de agua cambia de estado a líquido.
Entalpía y cambios de fase
La entalpía describe el cambio de energía de un sistema. En el caso del agua, el "sistema" es el agua misma. A presión constante, la entalpía se refiere a cambios de calor. Un proceso exotérmico implica un cambio negativo en la entalpía o una pérdida de calor. A medida que el vapor de agua se condensa en líquido, pierde energía en forma de calor. Por tanto, este proceso es exotérmico.
¿Dónde almacena el vapor de agua su energía?
La energía existe dentro de un compuesto de varias formas. Las moléculas pueden tener diferentes cantidades y tipos de energía cinética. La energía cinética vibratoria y rotacional se manifiesta cuando las moléculas se doblan y rotan. La energía cinética de traslación es la fuerza que mueve una molécula entera. En líquidos y sólidos, las moléculas también pueden interactuar entre sí para formar enlaces intermoleculares. En un gas, se supone que la fuerza de estos enlaces intermoleculares es cero. La energía en el vapor de agua es energía cinética de traslación y depende de la temperatura. A medida que la temperatura disminuye, la energía cinética se disipa en calor. Finalmente, los enlaces intermoleculares son lo suficientemente fuertes como para cambiar el estado del vapor de agua a líquido.
¿Cuánta energía pierde el vapor de agua?
Cuando una sustancia se transforma de líquido a gas, requiere una energía igual a la entalpía de vaporización. Para revertir este proceso, el sistema emitirá esa cantidad de energía. La entalpía de vaporización del agua es de aproximadamente 44 kilojulios por mol a 25 grados Celsius. Esto significa que cada mol de agua requiere 44 kilojulios para convertirse en vapor a 25 grados Celsius. Esta es también la cantidad de energía que desprenderá el agua cuando se condense a esa temperatura.
Nucleación
El vapor de agua necesita un sitio físico para que ocurra la condensación. Las moléculas individuales de vapor de agua no se condensarán sin partículas suficientemente grandes a las que puedan adherirse. Para proporcionar un lugar para la condensación, el aire debe estar saturado con vapor de agua y debe contener partículas más grandes. Estas partículas más grandes pueden ser minerales o gotitas suficientemente grandes. Una vez que una molécula de vapor de agua entra en contacto con una molécula más grande que actúa como sitio de nucleación, puede liberar calor y condensarse en agua líquida.