Uitleggen waarom condensatie exotherm is

Bij een exotherme reactie komt warmte-energie vrij. Condensatie is het proces waarbij waterdamp verandert in vloeibaar water. Dit gebeurt meestal wanneer waterdampmoleculen in contact komen met koelere moleculen. Hierdoor verliezen de waterdampmoleculen wat energie als warmte. Zodra er voldoende energie verloren is gegaan, verandert de waterdamp van toestand in vloeistof.

Enthalpie beschrijft de verandering in energie van een systeem. In het geval van water is het "systeem" het water zelf. Bij constante druk verwijst enthalpie naar veranderingen in warmte. Een exotherm proces houdt een negatieve verandering in enthalpie in, of een verlies van warmte. Als waterdamp condenseert tot vloeistof, verliest het energie in de vorm van warmte. Daarom is dit proces exotherm.

Energie bestaat op een aantal manieren in een verbinding. Moleculen kunnen verschillende hoeveelheden en soorten kinetische energie hebben. Trillings- en rotatiekinetische energie manifesteren zich wanneer moleculen buigen en roteren. Translationele kinetische energie is de kracht die een heel molecuul beweegt. In vloeistoffen en vaste stoffen kunnen de moleculen ook een interactie met elkaar aangaan om intermoleculaire bindingen te vormen. In een gas wordt aangenomen dat de kracht van deze intermoleculaire bindingen nul is. De energie in waterdamp is translatiekinetische energie en is afhankelijk van de temperatuur. Als de temperatuur daalt, wordt de kinetische energie gedissipeerd in warmte. Uiteindelijk zijn de intermoleculaire bindingen sterk genoeg om de toestand van de waterdamp in vloeistof te veranderen.

Wanneer een stof transformeert van vloeistof naar gas, heeft deze energie nodig die gelijk is aan de enthalpie van verdamping. Om dit proces om te keren, zal het systeem zoveel energie afgeven. De verdampingsenthalpie van water is ongeveer 44 kilojoule per mol bij 25 graden Celsius. Dit betekent dat elke mol water 44 kilojoule nodig heeft om bij 25 graden Celsius in damp om te zetten. Dit is ook de hoeveelheid energie die water afgeeft als het bij die temperatuur condenseert.

Waterdamp heeft een fysieke locatie nodig om condensatie te laten optreden. Individuele moleculen van waterdamp zullen niet condenseren zonder voldoende grote deeltjes waaraan ze zich kunnen hechten. Om condensatie mogelijk te maken, moet de lucht verzadigd zijn met waterdamp en grotere deeltjes bevatten. Deze grotere deeltjes kunnen mineralen zijn of voldoende grote druppeltjes. Zodra een waterdampmolecuul in contact komt met een groter molecuul dat als kiemplaats dient, kan het warmte afgeven en condenseren tot vloeibaar water.