Vsebina
- Entalpija in fazne spremembe
- Kje vodna para hrani svojo energijo?
- Koliko energije izgubi vodna para?
- Nukleation
Eksotermična reakcija oddaja toplotno energijo. Kondenzacija je postopek, s katerim se vodna para pretvori 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 izgubi dovolj energije, se vodna para spremeni v tekočo.
Entalpija in fazne spremembe
Enttalpija opisuje spremembo energije sistema. V primeru vode je "sistem" voda sama. Pri stalnem tlaku se entalpija nanaša na spremembe vročine. Eksotermični procesi vključujejo negativno spremembo entalpije ali izgubo toplote. Ko se vodna para kondenzira v tekočino, izgublja energijo v obliki toplote. Zato je ta postopek eksotermičen.
Kje vodna para hrani svojo energijo?
Energija obstaja v spojini na več načinov. Molekule imajo lahko različne količine in vrste kinetične energije. Vibracijska in rotacijska kinetična energija se kažeta, ko se molekule upogibajo in vrtijo. Translacijska kinetična energija je sila, ki premika celotno molekulo. V tekočinah in trdnih snoveh lahko molekule medsebojno delujejo in tvorijo medmolekulske vezi. V plinu velja, da je sila teh medmolekulskih vezi enaka nič. Energija v vodni pari je translacijska kinetična energija in je odvisna od temperature. Ko se temperatura znižuje, se kinetična energija razprši v toploti. Sčasoma so medmolekulske vezi dovolj močne, da stanje vodne pare spremenijo v tekoče.
Koliko energije izgubi vodna para?
Kadar se snov pretvori iz tekoče v plin, potrebuje energijo, ki je enaka entalpiji izhlapevanja. Da bi spremenil ta postopek, bo sistem oddajal toliko energije. Entalpija izhlapevanja vode je približno 44 kilodžul na mol pri 25 stopinjah Celzija. To pomeni, da vsak mol vode potrebuje 44 kilodžul, da se pretvori v hlape pri 25 stopinjah Celzija. To je tudi količina energije, ki jo bo oddajala voda, ko se kondenzira pri tej temperaturi.
Nukleation
Vodna para potrebuje fizično mesto, da pride do kondenzacije. 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.