発熱反応は熱エネルギーを放出します。 結露は、水蒸気が液体の水に変わるプロセスです。 これは通常、水蒸気分子がより低温の分子と接触したときに発生します。 これにより、水蒸気分子は熱としていくらかのエネルギーを失います。 十分なエネルギーが失われると、水蒸気は状態を液体に変えます。
エンタルピーと相変化
エンタルピーは、システムのエネルギーの変化を表します。 水の場合、「システム」は水そのものです。 一定の圧力では、エンタルピーは熱の変化を指します。 発熱過程には、エンタルピーの負の変化、または熱の損失が含まれます。 水蒸気が凝縮して液体になると、熱の形でエネルギーを失います。 したがって、このプロセスは発熱です。
水蒸気はどこにエネルギーを蓄えますか？
エネルギーは、さまざまな方法で化合物内に存在します。 分子は、さまざまな量と種類の運動エネルギーを持つことができます。 分子が曲がったり回転したりすると、振動と回転の運動エネルギーが現れます。 並進運動エネルギーは、分子全体を動かす力です。 液体と固体では、分子は互いに相互作用して分子間結合を形成することもできます。 気体では、これらの分子間結合の力はゼロであると想定されます。 水蒸気中のエネルギーは並進運動エネルギーであり、温度に依存します。 温度が下がると、運動エネルギーは熱で放散されます。 最終的に、分子間結合は、水蒸気の状態を液体に変えるのに十分なほど強力です。
水蒸気はどのくらいのエネルギーを失いますか？
物質が液体から気体に変化するとき、それは蒸発エンタルピーに等しいエネルギーを必要とします。 このプロセスを逆にするために、システムはそれだけのエネルギーを放出します。 水の蒸発エンタルピーは、摂氏25度で1モルあたり約44キロジュールです。 これは、摂氏25度で蒸気に変換するために、水の1モルあたり44キロジュールが必要であることを意味します。 これは、水がその温度で凝縮したときに放出されるエネルギーの量でもあります。
核形成
水蒸気は、結露が発生するための物理的な場所を必要とします。 水蒸気の個々の分子は、それらが付着できる十分に大きな粒子がないと凝縮しません。 結露の場所を提供するために、空気は水蒸気で飽和されていなければならず、その中に大きな粒子が含まれている必要があります。 これらのより大きな粒子は、鉱物または十分に大きな液滴である可能性があります。 水蒸気分子が核形成サイトとして機能するより大きな分子と接触すると、熱を放出して液体の水に凝縮する可能性があります。