Une réaction exothermique dégage de l'énergie thermique. La condensation est le processus par lequel la vapeur d'eau se transforme en eau liquide. Cela se produit généralement lorsque les molécules de vapeur d'eau entrent en contact avec des molécules plus froides. Cela fait perdre de l'énergie aux molécules de vapeur d'eau sous forme de chaleur. Une fois que suffisamment d'énergie est perdue, la vapeur d'eau change d'état en liquide.
Enthalpie et changements de phase
L'enthalpie décrit le changement d'énergie d'un système. Dans le cas de l'eau, le « système » est l'eau elle-même. À pression constante, l'enthalpie fait référence aux changements de chaleur. Un processus exothermique implique un changement négatif d'enthalpie, ou une perte de chaleur. Lorsque la vapeur d'eau se condense en liquide, elle perd de l'énergie sous forme de chaleur. Par conséquent, ce processus est exothermique.
Où la vapeur d'eau stocke-t-elle son énergie ?
L'énergie existe dans un composé de plusieurs façons. Les molécules peuvent avoir différentes quantités et types d'énergie cinétique. L'énergie cinétique vibrationnelle et rotationnelle se manifeste lorsque les molécules se plient et tournent. L'énergie cinétique de translation est la force qui déplace une molécule entière. Dans les liquides et les solides, les molécules peuvent également interagir les unes avec les autres pour former des liaisons intermoléculaires. Dans un gaz, la force de ces liaisons intermoléculaires est supposée nulle. L'énergie de la vapeur d'eau est l'énergie cinétique de translation, et elle dépend de la température. Lorsque la température diminue, l'énergie cinétique est dissipée en chaleur. Finalement, les liaisons intermoléculaires sont suffisamment fortes pour changer l'état de la vapeur d'eau en liquide.
Quelle quantité d'énergie la vapeur d'eau perd-elle ?
Lorsqu'une substance se transforme de liquide en gaz, elle nécessite une énergie égale à l'enthalpie de vaporisation. Afin d'inverser ce processus, le système dégagera autant d'énergie. L'enthalpie de vaporisation de l'eau est d'environ 44 kilojoules par mole à 25 degrés Celsius. Cela signifie que chaque mole d'eau nécessite 44 kilojoules pour se transformer en vapeur à 25 degrés Celsius. C'est aussi la quantité d'énergie que l'eau dégage lorsqu'elle se condense à cette température.
Nucléation
La vapeur d'eau a besoin d'un site physique pour que la condensation se produise. Les molécules individuelles de vapeur d'eau ne se condensent pas sans des particules suffisamment grosses auxquelles elles peuvent se fixer. Afin de fournir un site de condensation, l'air doit être saturé de vapeur d'eau et il doit contenir des particules plus grosses. Ces particules plus grosses peuvent être des minéraux ou des gouttelettes suffisamment grosses. Une fois qu'une molécule de vapeur d'eau entre en contact avec une molécule plus grosse servant de site de nucléation, elle peut libérer de la chaleur et se condenser en eau liquide.