Процесът на изпаряване може да се обясни с помощта на кинетичната теория. Подобно на газовите молекули, водните молекули също се движат. Разликата е, че водните молекули не могат да се разпръснат, защото привличането между молекулите все още може да ги държи заедно. Обратно, привличането между газовите молекули е крехко, така че газовите молекули не могат да се слеят. Когато се движат, водните молекули имат скорост. Има водни молекули, които имат високи скорости; има и водни молекули, които имат малка скорост. Разпределението на скоростта на водната молекула наподобява разпределението на Максуел.
Изпарението се случва, когато скоростта на водните молекули е достатъчно голяма, така че привличането между тях не е в състояние да ги задържи заедно. Подобно на ракетите, движещи се в космоса, скоростта на ракетата е достатъчно голяма, така че гравитационната сила на Земята не може да я задържи на земята. Обърнете внимание, че само молекули с големи скорости могат да избегнат привличането между молекулите. Молекулите с малки скорости остават заедно, както водата.
Водните молекули имат маса и скорост, така че водните молекули имат кинетична енергия (EK = 1/2 m v2). Високоскоростните водни молекули имат по-висока кинетична енергия от нискоскоростните водни молекули. Следователно може да се твърди, че водните молекули, които могат да се измъкнат от привличането между молекулите (водни молекули, които се превръщат в пара), имат значителна кинетична енергия. Обикновено кинетичната енергия на водните молекули се увеличава с повишаване на температурата на водата. Ако температурата на водата е достатъчно висока, кинетичната енергия на водните молекули се увеличава; по този начин повече вода ще се превърне в пара. Това е в съответствие с резултатите от изследвания, показващи, че скоростта на изпарение обикновено е по-висока при високи температури.
Когато сушим мокри дрехи на слънце, те абсорбират топлината, излъчвана от слънцето. Добавянето на енергия от слънцето води до увеличаване на кинетичната енергия на водните молекули в дрехите. Тъй като кинетичната енергия се увеличава, водните молекули се движат по-бързо (скоростта на водните молекули се увеличава). След като скоростта или кинетичната енергия достигнат определена стойност, водните молекули могат да се измъкнат от привличането между водните молекули и след това да се превърнат в пара. Моля, обърнете внимание, че сушенето на мокрите дрехи не се влияе само от добавянето на топлина от слънцето. Мокрите дрехи могат да изсъхнат и поради допълнителната топлина от топлия въздух около дрехите (топлината се пренася чрез проводимост от въздуха към мокрите дрехи).
През горещ ден земята се нагрява повече. Земята загрява въздуха над нея (в този случай, пренос на топлина чрез проводимост). Горещият въздух се разширява (плътността му намалява) и се движи нагоре. Когато преминава покрай мокри дрехи, водните молекули се удрят с водни молекули вътре в дрехите. Водните молекули се движат по-бързо, кинетичната енергия на водните молекули се увеличава. Водните молекули, които се движат бързо, се удрят с други водни молекули. Тъй като се удрят непрекъснато от молекули на въздуха, водните молекули се движат по-бързо (кинетичната енергия се увеличава). След като скоростта или кинетичната енергия достигнат определена стойност, бързо движещите се водни молекули могат да избегнат привличането между молекулите и да се превърнат в пара. Кинетичната енергия на водните молекули е тясно свързана с температурата. Ако кинетичната енергия на водните молекули е голяма, тогава едновременно с това температурата на водата е висока. Или обратното, когато температурата на водата е висока, кинетичната енергия на водните молекули трябва да е голяма. Кинетичната енергия също е свързана със скоростта. Колкото по-висока е кинетичната енергия на молекулата, толкова по-висока е скоростта на молекулата. Или обратното, колкото по-висока е скоростта на молекулата, толкова по-висока е кинетичната енергия на молекулата.
Ами горещата вода? Горещата вода има висока температура. Поради високата температура на водата, молекулите във водата имат сравнително средна кинетична енергия. Поради значителната средна кинетична енергия на водните молекули, много водни молекули имат високи скорости. Водните молекули имат висока скорост и могат да избегнат силата на привличане между молекулите и да се превърнат в пара. Водните молекули с ниска скорост (водни молекули с малка кинетична енергия) не се превръщат в пара. По този начин, когато водните молекули, чиято висока скорост се превърнат в пара, средната кинетична енергия на водните молекули става по-малка. Колкото по-малка е средната кинетична енергия, толкова по-ниска е температурата на водата. Въз основа на това кратко описание може да се каже, че изпарението е процес на охлаждане.
Процесът на охлаждане, дължащ се на изпарение, е част от ежедневието. Когато въздухът е достатъчно горещ, тялото абсорбира много топлина. За да поддържа постоянна телесна температура, тялото обикновено отделя топлина чрез пот. Тъй като потта получава допълнителна топлина от слънцето и околния въздух, кинетичната енергия на молекулите потна вода се увеличава. Защото с увеличаването на кинетичната енергия на молекулите потна вода се увеличава и скоростта на молекулите потна вода. Молекулите пот се превръщат в пара. Когато потта се изпари, тялото се усеща хладно.
Обикновено след баня тялото ни се усеща хладно. Това е така, защото водата, прикрепена към повърхността на кожата, претърпява процес на изпаряване.
Процесът на изпаряване, описан по-рано, се случва всеки ден. Морска вода, езерна вода, речна вода също могат да се изпаряват.
Налягане на парите
Под пара тук се има предвид водна пара. Обърнете внимание на фигурата. Затворен съд, пълен с вода (да предположим, че въздухът вътре в съда е отстранен). Според кинетичната теория, водните молекули винаги се движат. Когато се движат, водните молекули имат скорост и енергия. Водните молекули, които имат скорост и голяма кинетична енергия, се освобождават от силата на привличане между водните молекули и се превръщат в пара.
Същият процес протича и във водните молекули в съд. С течение на времето все повече водни молекули се превръщат в пара. Тъй като съдът е затворен, водните молекули, които са се превърнали в пара, не могат да излязат в атмосферата (молекулите са задържани в съда). Количеството водни молекули, които се превръщат в пара, е доста голямо, така че има вероятност от сблъсъци между молекулите със стените на съда.
Някои молекули, които се удрят в стените на съда, ще се отразят към повърхността на водата и ще се слеят с нея. Този процес се повтаря непрекъснато. С течение на времето все повече и повече водни молекули се превръщат в пара (преминавайки от течност в пара). В същото време някои от молекулите, които се блъскат в стените на съда, ще се превърнат отново във вода (преминавайки от пара в течност). Ако броят на молекулите, преминаващи от течност в пара, е равен на броя на молекулите, които преминават от пара в течност, ще има баланс. Когато се получи баланс, горната част на съда, съдържащ газа, се нарича наситена. Налягането на парите в наситената област е известно като налягане на наситените пари.
Промяната на формата от течност в пара се нарича изпарение. Промяната на формата от пара в течност обаче се нарича кондензация. Обърнете внимание, че налягането на наситените пари зависи единствено от температурата и не зависи от обема. Ако температурата на водата се повиши, кинетичната енергия на водните молекули се увеличава.
Кинетичната енергия на водните молекули се увеличава, така че скоростта на водните молекули трябва да се увеличи. По този начин все повече и повече високоскоростни молекули ще се превръщат в пара (преминавайки от течност в пара). Тъй като обемът на съда е фиксиран, налягането на парите зависи единствено от броя на молекулите (N) и скоростта (v).
Колкото повече молекули се превръщат в пара и колкото по-висока е скоростта на молекулите, толкова по-голямо е и налягането на парите. По този начин балансът ще се постигне при по-високо налягане на парите. Следователно, налягането на наситените пари също е по-високо. Налягане на наситените пари съществува само когато се постигне баланс.
Парното налягане зависи от обема, но налягането на наситените пари не зависи от обема. Ако обемът на контейнера се увеличи или намали, ще се получи баланс. Илюстрацията по-горе иска само да ви покаже какво е налягането на наситените пари в атмосферата. Разликата е, че в предишния пример приемаме, че няма вода в частта от контейнера, която не съдържа вода. Следователно, частта от контейнера, която не съдържа вода, е заета само от водна пара. От друга страна, повърхността на земята винаги е запълнена с въздух. Сблъсъкът между молекулите на парата и други газови молекули само удължава баланса. В един момент обаче ще има баланс, ако броят на водните молекули, които се превръщат в пара, е равен на броя на молекулите на парата, които се превръщат във вода.
