Egzotermiczna reakcja wydziela energię cieplną. Kondensacja to proces, w którym para wodna zamienia się w wodę w stanie ciekłym. Zwykle dzieje się tak, gdy cząsteczki pary wodnej wchodzą w kontakt z chłodniejszymi cząsteczkami. Powoduje to, że cząsteczki pary wodnej tracą część energii w postaci ciepła. Po utracie wystarczającej ilości energii para wodna przechodzi w stan ciekły.
Zmiany entalpii i fazy
Entalpia opisuje zmianę energii systemu. W przypadku wody „systemem” jest sama woda. Przy stałym ciśnieniu entalpia odnosi się do zmian ciepła. Procesy egzotermiczne wiążą się z ujemną zmianą entalpii lub utratą ciepła. Gdy para wodna kondensuje się w ciecz, traci energię w postaci ciepła. Dlatego proces ten jest egzotermiczny.
Gdzie para wodna przechowuje swoją energię?
Energia istnieje w związku na wiele sposobów. Cząsteczki mogą mieć różne ilości i rodzaje energii kinetycznej. Wibracyjna i obrotowa energia kinetyczna objawia się, gdy cząsteczki zginają się i obracają. Translacyjna energia kinetyczna to siła, która porusza całą cząsteczkę. W cieczach i ciałach stałych cząsteczki mogą również oddziaływać ze sobą, tworząc wiązania międzycząsteczkowe. Zakłada się, że w gazie siła tych wiązań międzycząsteczkowych wynosi zero. Energia pary wodnej jest translacyjną energią kinetyczną i jest zależna od temperatury. Wraz ze spadkiem temperatury energia kinetyczna jest rozpraszana w cieple. Ostatecznie wiązania międzycząsteczkowe są wystarczająco silne, aby zmienić stan pary wodnej na ciekły.
Ile energii traci para wodna?
Gdy substancja przekształca się z cieczy w gaz, wymaga energii równej entalpii parowania. Aby odwrócić ten proces, system odda tyle energii. Entalpia parowania wody wynosi około 44 kilodżuli na mol w temperaturze 25 stopni Celsjusza. Oznacza to, że każdy mol wody potrzebuje 44 kilodżuli, aby zamienić się w parę w temperaturze 25 stopni Celsjusza. Jest to również ilość energii, którą odda woda, gdy skrapla się w tej temperaturze.
Nukleacja
Para wodna wymaga fizycznego miejsca, aby mogła wystąpić kondensacja. Poszczególne cząsteczki pary wodnej nie skondensują się bez wystarczająco dużych cząstek, do których mogą się przyczepić. Aby zapewnić miejsce do kondensacji, powietrze musi być nasycone parą wodną i musi zawierać większe cząstki. Te większe cząstki mogą być minerałami lub wystarczająco dużymi kropelkami. Gdy cząsteczka pary wodnej wejdzie w kontakt z większą cząsteczką służącą jako miejsce zarodkowania, może uwolnić ciepło i skraplać się w ciekłą wodę.
