Eksotermna reakcija oddaja toplotno energijo. Kondenzacija je postopek, pri katerem se vodna para spremeni v tekočo vodo. To se običajno zgodi, ko molekule vodne pare pridejo v stik s hladnejšimi molekulami. Zaradi tega molekule vodne pare izgubijo nekaj energije kot toplota. Ko se izgubi dovolj energije, se vodna para spremeni v tekoče.
Entalpija in fazne spremembe
Entalpija opisuje spremembo energije sistema. V primeru vode je "sistem" voda sama. Pri stalnem tlaku se entalpija nanaša na spremembe toplote. Eksotermni procesi vključujejo negativno spremembo entalpije ali izgubo toplote. Ko se vodna para kondenzira v tekočino, izgublja energijo v obliki toplote. Zato je ta proces eksotermičen.
Kje vodna para hrani svojo energijo?
V spojini energija obstaja na več načinov. Molekule imajo lahko različne količine in vrste kinetične energije. Kinetična energija vibracij in rotacija se kaže, ko se molekule upogibajo in vrtijo. Translacijska kinetična energija je sila, ki premika celotno molekulo. V tekočinah in trdnih snoveh lahko molekule medsebojno vplivajo in tvorijo medmolekularne vezi. V plinu velja, da je sila teh medmolekularnih vezi enaka nič. Energija v vodni pari je translacijska kinetična energija in je odvisna od temperature. Ko se temperatura znižuje, se kinetična energija v toploti razprši. Sčasoma so medmolekularne vezi dovolj močne, da spremenijo stanje vodne pare v tekoče.
Koliko energije izgubi vodna para?
Ko se snov pretvori iz tekočine v plin, potrebuje energijo, enako enaki entalpiji uparjanja. Da bi ta proces obrnil, bo sistem oddajal toliko energije. Vodna entalpija uparjevanja je približno 44 kilojoulov na mol pri 25 stopinjah Celzija. To pomeni, da vsak mol vode potrebuje 44 kilodžulov, da se pri 25 stopinjah Celzija pretvori v paro. To je tudi količina energije, ki jo bo oddala voda, ko se bo kondenzirala pri tej temperaturi.
Nukleacija
Za nastanek kondenzacije vodna para potrebuje fizično mesto. Posamezne molekule vodne pare se ne bodo kondenzirale brez dovolj velikih delcev, na katere se lahko pritrdijo. Da bi zagotovili mesto za kondenzacijo, mora biti zrak nasičen z vodno paro in v njem morajo biti večji delci. Ti večji delci so lahko minerali ali dovolj velike kapljice. Ko molekula vodne pare pride v stik z večjo molekulo, ki služi kot mesto nukleacije, lahko sprosti toploto in se kondenzira v tekočo vodo.