อธิบายว่าทำไมการควบแน่นเป็นคายความร้อน

ปฏิกิริยาคายความร้อนจะปล่อยพลังงานความร้อนออกมา การควบแน่นเป็นกระบวนการที่ไอน้ำกลายเป็นน้ำของเหลว สิ่งนี้มักเกิดขึ้นเมื่อโมเลกุลของไอน้ำสัมผัสกับโมเลกุลที่เย็นกว่า ทำให้โมเลกุลของไอน้ำสูญเสียพลังงานบางส่วนไปเป็นความร้อน เมื่อสูญเสียพลังงานเพียงพอ ไอน้ำจะเปลี่ยนสถานะเป็นของเหลว

Enthalpy อธิบายการเปลี่ยนแปลงพลังงานของระบบ ในกรณีของน้ำ "ระบบ" คือน้ำเอง ที่ความดันคงที่ เอนทาลปีหมายถึงการเปลี่ยนแปลงของความร้อน กระบวนการคายความร้อนเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงเชิงลบในเอนทาลปีหรือการสูญเสียความร้อน เมื่อไอน้ำควบแน่นเป็นของเหลว จะสูญเสียพลังงานในรูปของความร้อน ดังนั้นกระบวนการนี้เป็นแบบคายความร้อน

พลังงานมีอยู่ในสารประกอบได้หลายวิธี โมเลกุลสามารถมีปริมาณและประเภทของพลังงานจลน์ที่แตกต่างกัน พลังงานจลน์แบบสั่นสะเทือนและหมุนรอบตัวแสดงออกมาเมื่อโมเลกุลโค้งงอและหมุน พลังงานจลน์แปลเป็นแรงที่เคลื่อนที่ทั้งโมเลกุล ในของเหลวและของแข็ง โมเลกุลยังสามารถโต้ตอบซึ่งกันและกันเพื่อสร้างพันธะระหว่างโมเลกุล ในก๊าซ แรงของพันธะระหว่างโมเลกุลเหล่านี้จะถือว่าเป็นศูนย์ พลังงานในไอน้ำเป็นพลังงานจลน์เชิงการแปล และขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ เมื่ออุณหภูมิลดลง พลังงานจลน์จะกระจายไปในความร้อน ในที่สุด พันธะระหว่างโมเลกุลจะแข็งแรงพอที่จะเปลี่ยนสถานะของไอน้ำเป็นของเหลว

เมื่อสารเปลี่ยนจากของเหลวเป็นก๊าซ ต้องใช้พลังงานเท่ากับเอนทาลปีของการกลายเป็นไอ เพื่อย้อนกลับกระบวนการนี้ ระบบจะปล่อยพลังงานออกมามากขนาดนั้น เอนทาลปีของการกลายเป็นไอของน้ำอยู่ที่ประมาณ 44 กิโลจูลต่อโมลที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส ซึ่งหมายความว่าน้ำแต่ละโมลต้องใช้ 44 กิโลจูลเพื่อเปลี่ยนเป็นไอที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส นี่คือปริมาณพลังงานที่น้ำจะปล่อยออกมาเมื่อควบแน่นที่อุณหภูมินั้น

ไอน้ำต้องการพื้นที่ทางกายภาพเพื่อให้เกิดการควบแน่น แต่ละโมเลกุลของไอน้ำจะไม่ควบแน่นหากไม่มีอนุภาคขนาดใหญ่พอที่จะเกาะติดได้ ในการจัดเตรียมสถานที่สำหรับการควบแน่น อากาศจะต้องอิ่มตัวด้วยไอน้ำและต้องมีอนุภาคขนาดใหญ่อยู่ในนั้น อนุภาคขนาดใหญ่เหล่านี้อาจเป็นแร่ธาตุหรือละอองขนาดใหญ่เพียงพอ เมื่อโมเลกุลของไอน้ำสัมผัสกับโมเลกุลที่มีขนาดใหญ่กว่าซึ่งทำหน้าที่เป็นตำแหน่งนิวเคลียส โมเลกุลนั้นจะปล่อยความร้อนและควบแน่นเป็นน้ำของเหลว