Eksotermiska reakcija izdala siltuma enerģiju. Kondensāts ir process, kurā ūdens tvaiki pārvēršas šķidrā ūdenī. Tas parasti notiek, kad ūdens tvaiku molekulas nonāk saskarē ar dzesētāja molekulām. Tas izraisa ūdens tvaiku molekulu enerģijas zaudēšanu kā siltumu. Kad tiek zaudēts pietiekami daudz enerģijas, ūdens tvaiki maina stāvokli šķidrumā.
Entalpija un fāzes izmaiņas
Entalpija raksturo sistēmas enerģijas izmaiņas. Ūdens gadījumā "sistēma" ir pats ūdens. Pie pastāvīga spiediena entalpija attiecas uz siltuma izmaiņām. Eksotermiski procesi ietver negatīvas izmaiņas entalpijā vai siltuma zudumu. Ūdens tvaiki kondensējoties šķidrumā, tie zaudē enerģiju siltuma veidā. Tāpēc šis process ir eksotermisks.
Kur ūdens tvaiki uzglabā enerģiju?
Enerģija savienojumā pastāv vairākos veidos. Molekulām var būt atšķirīgs kinētiskās enerģijas daudzums un tips. Vibrācijas un rotācijas kinētiskā enerģija izpaužas, kad molekulas liecas un rotē. Tulkojuma kinētiskā enerģija ir spēks, kas pārvieto visu molekulu. Šķidrumos un cietās daļās molekulas var arī mijiedarboties, veidojot starpmolekulāras saites. Gāzē tiek pieņemts, ka šo starpmolekulāro saišu spēks ir nulle. Enerģija ūdens tvaikos ir translācijas kinētiskā enerģija, un tā ir atkarīga no temperatūras. Temperatūrai samazinoties, kinētiskā enerģija tiek izkliedēta siltumā. Galu galā starpmolekulārās saites ir pietiekami spēcīgas, lai ūdens tvaiku stāvokli mainītu uz šķidru.
Cik daudz enerģijas zaudē ūdens tvaiki?
Kad viela pārveidojas no šķidruma par gāzi, tai nepieciešama enerģija, kas vienāda ar iztvaikošanas entalpiju. Lai mainītu šo procesu, sistēma atdos tik daudz enerģijas. Ūdens iztvaikošanas entalpija ir aptuveni 44 kilodžouli uz vienu molu pie 25 grādiem pēc Celsija. Tas nozīmē, ka katram ūdens molam ir nepieciešami 44 kilodžouli, lai pārvērstos par tvaiku pie 25 grādiem pēc Celsija. Tas ir arī enerģijas daudzums, ko ūdens izdos, kondensējoties šajā temperatūrā.
Kodols
Ūdens tvaikiem ir nepieciešama fizikāla kondensāta veidošanās vieta. Atsevišķas ūdens tvaiku molekulas nekondensēsies bez pietiekami lielām daļiņām, kurām tās var piestiprināties. Lai nodrošinātu kondensācijas vietu, gaisam jābūt piesātinātam ar ūdens tvaikiem, un tajā jābūt lielākām daļiņām. Šīs lielākās daļiņas var būt minerāli vai pietiekami lieli pilieni. Kad ūdens tvaiku molekula nonāk saskarē ar lielāku molekulu, kas kalpo kā kodola vieta, tā var atbrīvot siltumu un kondensēties šķidrā ūdenī.