Proces odpařování lze vysvětlit pomocí kinetické teorie. Stejně jako molekuly plynu se pohybují i molekuly vody. Rozdíl je v tom, že molekuly vody se nemohou rozptýlit, protože přitažlivost mezi molekulami je stále drží pohromadě. Naopak přitažlivost mezi molekulami plynu je křehká, takže molekuly plynu se nemohou sloučit. Při pohybu mají molekuly vody rychlost. Existují molekuly vody, které mají vysokou rychlost; existují také molekuly vody, které mají malou rychlost. Rozložení rychlosti molekuly vody se podobá Maxwellovu rozdělení.
K odpařování dochází, když je rychlost molekul vody dostatečně velká, takže přitažlivost mezi molekulami vody je nedokáže udržet pohromadě. Podobně jako u raket letících do vesmíru je rychlost rakety dostatečně velká, aby ji gravitační síla Země neudržela na Zemi. Všimněte si, že přitažlivosti mezi molekulami se mohou vymanit pouze molekuly s velkými rychlostmi. Molekuly s malými rychlostmi zůstávají pohromadě, jako voda.
Molekuly vody mají hmotnost a rychlost, takže molekuly vody mají kinetickou energii (EK = 1/2 m v2). Molekuly vody s vysokou rychlostí mají vyšší kinetickou energii než molekuly vody s nízkou rychlostí. Lze tedy říci, že molekuly vody, které se mohou vymanit z přitažlivosti mezi molekulami (molekuly vody, které se přemění na páru), mají značnou kinetickou energii. Kinetická energie molekul vody obvykle roste se zvyšující se teplotou vody. Pokud je teplota vody dostatečně vysoká, kinetická energie molekul vody se zvyšuje; proto se více vody přemění na páru. To je v souladu s výsledky výzkumu, který ukazuje, že rychlost odpařování je obvykle vyšší při vysokých teplotách.
Když sušíme mokré prádlo na slunci, absorbuje teplo vyzařované sluncem. Přidání energie ze slunce způsobuje zvýšení kinetické energie molekul vody v oděvu. Vzhledem k rostoucí kinetické energii se molekuly vody pohybují rychleji (rychlost molekul vody se zvyšuje). Jakmile rychlost nebo kinetická energie dosáhne určité hodnoty, molekuly vody se mohou vymanit z přitažlivosti mezi molekulami vody a přeměnit se na páru. Upozorňujeme, že sušení mokrého prádla není ovlivněno pouze přidáváním tepla ze slunce. Mokré prádlo může také vyschnout kvůli dodatečnému teplu z teplého vzduchu kolem oděvu (teplo se přenáší vedením ze vzduchu na mokré prádlo).
Během horkého dne se země zahřívá. Země ohřívá vzduch nad ní (v tomto případě přenos tepla vedením). Horký vzduch se rozpíná (hustota se snižuje) a pohybuje se nahoru. Při průchodu mokrým oblečením molekuly vody narážejí na molekuly vody uvnitř oblečení. Molekuly vody se pohybují rychleji, kinetická energie molekul vody se zvyšuje. Molekuly vody, které se rychle pohybují, narážejí na jiné molekuly vody. Protože jsou neustále naráženy molekulami vzduchu, molekuly vody se pohybují rychleji (kinetická energie se zvyšuje). Jakmile rychlost nebo kinetická energie dosáhne určité hodnoty, rychle se pohybující molekuly vody se mohou vymanit z přitažlivosti mezi molekulami a přeměnit se na páru. Kinetická energie molekul vody nebo molekul vody úzce souvisí s teplotou. Pokud je kinetická energie molekul vody velká, pak je zároveň teplota vody vysoká. Nebo naopak, když je teplota vody vysoká, kinetická energie molekul vody musí být velká. Kinetická energie také souvisí s rychlostí. Čím vyšší je kinetická energie molekuly, tím vyšší je rychlost molekuly. Nebo naopak, čím vyšší je rychlost molekuly, tím vyšší je kinetická energie molekuly.
A co horká voda? Horká voda má vysokou teplotu. Vzhledem k vysoké teplotě vody mají molekuly ve vodě poměrně průměrnou kinetickou energii. Vzhledem k značné průměrné kinetické energii molekul vody má mnoho molekul vody vysokou rychlost. Molekuly vody mají vysokou rychlost a mohou uniknout přitažlivé síle mezi molekulami a přeměnit se na páru. Molekuly vody s nízkou rychlostí (molekuly vody s malou kinetickou energií) se na páru nemění. Když se tedy molekuly vody s vysokou rychlostí přemění na páru, průměrná kinetická energie molekul vody se zmenší. Čím menší je průměrná kinetická energie, tím nižší je teplota vody. Na základě tohoto stručného popisu lze konstatovat, že odpařování je proces ochlazování.
Proces ochlazování v důsledku odpařování se v každodenním životě neustále vyskytuje. Když je vzduch dostatečně horký, tělo absorbuje velké množství tepla. Aby si tělo udrželo konstantní teplotu, obvykle uvolňuje teplo potem. Protože pot získává další teplo ze slunce a okolního vzduchu, kinetická energie molekul vody z potu se zvyšuje. S rostoucí kinetickou energií molekul vody z potu se zvyšuje i rychlost molekul vody z potu. Molekuly potu se mění v páru. Když se pot odpařuje, tělo je chladné.
Po koupeli se naše tělo obvykle cítí chladné. Je to proto, že voda přichycená na povrchu kůže prochází procesem odpařování.
Proces odpařování popsaný dříve probíhá vždy každý den. Může se odpařovat i mořská voda, jezerní voda a říční voda.
Tlak páry
Párou se zde myslí vodní pára. Všimněte si obrázku. Uzavřená nádoba naplněná vodou (předpokládejme, že vzduch uvnitř nádoby byl odstraněn). Podle kinetické teorie se molekuly vody neustále pohybují. Při pohybu mají molekuly vody pohybovou rychlost a energii. Molekuly vody, které mají rychlost a velkou kinetickou energii, unikají přitažlivé síle mezi molekulami vody a přeměňují se na páru.
Stejný proces probíhá v molekulách vody v nádobě. Postupem času se stále více molekul vody mění na páru. Protože je nádoba uzavřená, molekuly vody, které se přeměnily na páru, nemohou uniknout do atmosféry (molekuly jsou zachyceny v nádobě). Množství molekul vody, které se přemění na páru, je poměrně velké, takže existuje možnost srážek mezi molekulami se stěnami nádoby.
Některé molekuly, které narážejí do stěn nádoby, se odrážejí směrem k hladině vody a stékají do vody. Tento proces se neustále opakuje. Postupem času se stále více molekul vody mění v páru (z kapaliny na páru). Zároveň se některé molekuly, které narážejí do stěn nádoby, opět mění na vodu (z páry na kapalinu). Pokud je počet molekul, které se mění z kapaliny na páru, roven počtu molekul, které se mění z páry na kapalinu, dojde k rovnováze. Když dojde k rovnováze, říká se, že horní část nádoby obsahující plyn je nasycená. Tlak páry v nasycené oblasti se nazývá tlak nasycených pár.
Změna skupenství z kapaliny na páru se nazývá vypařování. Změna skupenství z páry na kapalinu se však nazývá kondenzace. Všimněte si, že tlak nasycené páry závisí pouze na teplotě a ne na objemu. Pokud se teplota vody zvyšuje, kinetická energie molekul vody se zvyšuje.
Kinetická energie molekul vody se zvyšuje, takže se musí zvyšovat i rychlost molekul vody. Stále více a více vysokorychlostních molekul se tak přemění na páru (z kapaliny na páru). Protože objem nádoby je pevný, tlak páry závisí pouze na počtu molekul (N) a rychlosti (v).
Čím více molekul se přemění na páru a čím vyšší je rychlost molekul, tím se zvyšuje i tlak páry. Rovnováha tedy nastane při vyšším tlaku páry. Proto je i tlak nasycené páry vyšší. Tlak nasycené páry existuje pouze tehdy, když dojde k rovnováze.
Tlak páry závisí na objemu, ale tlak nasycené páry na objemu nezávisí. Pokud se objem nádoby zvětšuje nebo zmenšuje, dojde k rovnováze. Výše uvedený obrázek vám pouze pomůže pochopit tlak nasycené páry, který se vyskytuje v atmosféře. Rozdíl je v tom, že v předchozím příkladu předpokládáme, že v části nádoby, která vodu neobsahuje, není voda. Část nádrže, která vodu neobsahuje, je tedy obsazena pouze vodní párou. Na druhou stranu je povrch Země vždy naplněn vzduchem. Srážky mezi molekulami páry a jinými molekulami plynu rovnováhu pouze prodlužují. V určitém okamžiku však k rovnováze dojde, pokud se počet molekul vody, které se přemění na páru, rovná počtu molekul páry, které se přemění na vodu.
