Eksoterminen reaktio antaa lämpöenergiaa. Kondensoituminen on prosessi, jossa vesihöyry muuttuu nestemäiseksi vedeksi. Tämä tapahtuu tyypillisesti, kun vesihöyrymolekyylit joutuvat kosketuksiin viileämpien molekyylien kanssa. Tämän seurauksena vesihöyrymolekyylit menettävät jonkin verran energiaa lämpönä. Kun tarpeeksi energiaa menetetään, vesihöyry muuttaa tilan nestemäiseksi.
Entalpia ja vaihemuutokset
Entalpia kuvaa järjestelmän energiamuutosta. Veden tapauksessa "järjestelmä" on itse vesi. Jatkuvassa paineessa entalpia viittaa lämmön muutoksiin. Eksotermisiin prosesseihin liittyy negatiivinen entalpian muutos tai lämmön menetys. Kun vesihöyry tiivistyy nesteiksi, se menettää energiaa lämmön muodossa. Siksi tämä prosessi on eksoterminen.
Mihin vesihöyry varastoi energiansa?
Energiaa on yhdisteen sisällä monin tavoin. Molekyyleillä voi olla erilaisia määriä ja tyyppejä kineettistä energiaa. Tärinä- ja kiertokineettinen energia ilmenevät, kun molekyylit taipuvat ja pyörivät. Translaatiokineettinen energia on koko molekyyliä liikuttava voima. Nesteissä ja kiinteissä aineissa molekyylit voivat myös olla vuorovaikutuksessa keskenään molekyylien välisten sidosten muodostamiseksi. Kaasussa näiden molekyylien välisten sidosten voiman oletetaan olevan nolla. Vesihöyryn energia on translaatiokineettistä energiaa ja se riippuu lämpötilasta. Lämpötilan laskiessa kineettinen energia haihtuu lämpöön. Lopulta molekyylien väliset sidokset ovat riittävän vahvoja muuttamaan vesihöyryn tilan nestemäiseksi.
Kuinka paljon vettä höyry menettää?
Kun aine muuttuu nestemäisestä kaasuksi, se vaatii energiaa, joka on yhtä suuri kuin höyrystymisen entalpia. Tämän prosessin kääntämiseksi järjestelmä antaa niin paljon energiaa. Veden höyrystymisentalpia on noin 44 kilojoulea moolia kohden 25 astetta. Tämä tarkoittaa, että jokainen vesimooli tarvitsee 44 kilojoulea muuttuakseen höyryksi 25 celsiusasteessa. Tämä on myös energiamäärä, jonka vesi antaa pois, kun se kondensoituu tuossa lämpötilassa.
Ydintyminen
Vesihöyry tarvitsee fyysisen paikan kondensoitumiseen. Yksittäiset vesihöyrymolekyylit eivät kondensoidu ilman riittävän suuria hiukkasia, joihin ne voivat kiinnittyä. Kondensoitumispaikan aikaansaamiseksi ilman on oltava kyllästetty vesihöyryllä ja siinä on oltava suurempia hiukkasia. Nämä suuremmat hiukkaset voivat olla mineraaleja tai riittävän suuria pisaroita. Kun vesihöyrymolekyyli joutuu kosketuksiin suuremman molekyylin kanssa, joka toimii ytimen muodostumispaikkana, se voi vapauttaa lämpöä ja kondensoitua nestemäiseen veteen.