Екзотермічна реакція віддає теплову енергію. Конденсація - це процес, при якому водяна пара перетворюється на рідку воду. Зазвичай це відбувається, коли молекули водяної пари контактують з більш прохолодними молекулами. Це призводить до того, що молекули водяної пари втрачають деяку кількість енергії як тепло. Як тільки втрачається достатня кількість енергії, водяна пара змінює стан у рідкий.
Ентальпія та фазові зміни
Ентальпія описує зміну енергії системи. У випадку з водою "системою" є сама вода. При постійному тиску ентальпія відноситься до змін тепла. Екзотермічні процеси передбачають негативну зміну ентальпії або втрату тепла. Коли водяна пара конденсується в рідину, вона втрачає енергію у вигляді тепла. Тому цей процес екзотермічний.
Де водна пара зберігає свою енергію?
Енергія існує в сполуці різними способами. Молекули можуть мати різну кількість і типи кінетичної енергії. Кінетична енергія коливань та обертання проявляється, коли молекули згинаються та обертаються. Поступальна кінетична енергія - це сила, яка рухає цілу молекулу. У рідинах і твердих речовинах молекули також можуть взаємодіяти між собою, утворюючи міжмолекулярні зв’язки. У газі сила цих міжмолекулярних зв’язків вважається рівною нулю. Енергія у водяній парі - це поступальна кінетична енергія, і вона залежить від температури. Зі зниженням температури кінетична енергія розсіюється в теплі. Врешті-решт міжмолекулярні зв’язки досить міцні, щоб змінити стан водяної пари на рідку.
Скільки енергії втрачає водяна пара?
Коли речовина переходить з рідини в газ, їй потрібна енергія, рівна ентальпії випаровування. Для того, щоб змінити цей процес, система буде віддавати стільки енергії. Ентальпія випаровування води становить приблизно 44 кілоджоулі на моль при 25 градусах Цельсія. Це означає, що для перетворення пари в 25 градусів Цельсія на кожен моль води потрібно 44 кілоджоулі. Це також кількість енергії, яку буде віддавати вода, коли вона конденсується при цій температурі.
Зародження
Водяна пара потребує фізичного місця для конденсації. Окремі молекули водяної пари не будуть конденсуватися без досить великих частинок, до яких вони можуть прикріпитися. Щоб забезпечити місце для конденсації, повітря повинно бути насиченим водяною парою, і в ньому повинні бути більші частинки. Ці більші частинки можуть бути мінералами або досить великими краплями. Як тільки молекула водяної пари контактує з більшою молекулою, яка служить місцем зародження, вона може виділяти тепло і конденсуватися в рідку воду.