Hoe veroorzaakt verdamping koeling?

Vloeistof die van een oppervlak verdampt, heeft een verkoelend effect. En verschillende vloeistoffen hebben dit effect in verschillende mate. Ontsmettingsalcohol heeft bijvoorbeeld meer een verdampend verkoelend effect dan water. Alcohol verdampt relatief sneller dan water, dus wetenschappers classificeren het als een "vluchtige" vloeistof. Maar ongeacht de vloeistof volgen ze allemaal hetzelfde principe van verdampingskoeling. In vloeibare toestand heeft de stof - of het nu water of alcohol is - een bepaalde warmte-inhoud, die centraal staat in het proces. Ook cruciaal hiervoor zijn twee van de drie basisfasen van materie: vloeistof en damp. (De vaste fase is natuurlijk de derde.)

TL; DR (te lang; niet gelezen)

TL; DR

Verdamping veroorzaakt afkoeling omdat het proces warmte-energie vereist. De energie wordt door de moleculen weggenomen wanneer ze van vloeistof in gas worden omgezet, en dit veroorzaakt afkoeling op het oorspronkelijke oppervlak.

Wanneer een vloeistof verdampt, worden de moleculen omgezet van de vloeibare fase naar de dampfase en ontsnappen ze van het oppervlak. Warmte drijft dit proces aan. Om ervoor te zorgen dat het molecuul het vloeistofoppervlak verlaat en als damp ontsnapt, moet het warmte-energie meenemen. De warmte die het met zich meebrengt, komt van het oppervlak waaruit het is verdampt. Omdat het molecuul warmte meeneemt als het weggaat, heeft dit een verkoelend effect op het achtergebleven oppervlak. Dit maakt het gemakkelijk om verdampingskoeling te begrijpen.

Een voorbeeld van verdampte koeling is die van menselijk zweet. We hebben poriën in onze huid waaruit vloeibaar water in onze huid ontsnapt en wordt omgezet in waterdamp in de lucht. Als dit gebeurt, koelt het ons huidoppervlak af. Dit gebeurt bijna constant tot op zekere hoogte. Wanneer we worden blootgesteld aan een omgeving die heter is dan comfortabel voor ons is, neemt de mate van transpiratie of verdamping toe. En daaruit volgt dat het verkoelende effect toeneemt. Hoe meer watermoleculen uit de vloeibare fase ontsnappen uit ons huidoppervlak en uit onze poriën, hoe meer verkoelend effect er is. Nogmaals, dit komt omdat de vloeibare moleculen, als ze ontsnappen en damp worden, warmte nodig hebben en ze meenemen.

Planten doen iets soortgelijks, via een proces dat transpiratie wordt genoemd. Plantenwortels "drinken" water uit de grond en transporteren het via de stengel naar de bladeren. Plantenbladeren hebben structuren die huidmondjes worden genoemd. Dit zijn in wezen poriën die je kunt zien als vergelijkbaar met de poriën in onze huid.

Een van de belangrijkste functies van dit proces in planten is het transporteren van water dat nodig is voor plantenweefsels in andere delen van de plant dan de wortels. Maar dit verdampingsverkoelende effect komt ook de plant ten goede. Dit zorgt ervoor dat de plant, die heel goed aan direct, intens zonlicht kan worden blootgesteld, oververhit raakt. En dit verklaart ook waarom we ons op een warme dag, als we een bosgebied betreden, aanzienlijk koeler voelen. Dat komt deels door de schaduw, maar ook deels door het verdampingsverkoelende effect van de bomen door dit proces van transpiratie.

Wind vergroot het effect van verdampingskoeling, en dit is een bekend begrip. Iedereen die ooit heeft gezwommen en uit het water is gekomen in een rustige omgeving in plaats van in een winderige omgeving, kan beamen dat het kouder aanvoelt in de wind. De wind verhoogt de verdampingssnelheid van het vloeibare water van ons huidoppervlak en versnelt de hoeveelheid die wordt omgezet in damp.

Overigens veroorzaakt dit proces ook een zogenaamde gevoelstemperatuur. Zelfs in koudere omstandigheden, wanneer we buiten zijn en onze huid wordt blootgesteld aan de elementen, treedt er een zekere mate van transpiratie op. Als het waait, vindt er meer verdampingskoeling plaats van de blootgestelde huid. Dit verklaart de basis achter de zogenaamde wind-chill factor.