Haihtumisprosessi voidaan selittää kineettisen teorian avulla. Kuten kaasumolekyylit, myös vesimolekyylit liikkuvat. Ero on siinä, että vesimolekyylit eivät voi hajota, koska molekyylien välinen vetovoima voi silti pitää ne yhdessä. Kääntäen, kaasumolekyylien välinen vetovoima on hauras, joten kaasumolekyylit eivät voi fuusioitua. Liikkuessaan vesimolekyyleillä on nopeus. On olemassa vesimolekyylejä, joilla on suuret nopeudet, ja on myös vesimolekyylejä, joilla on pieni nopeus. Vesimolekyylin nopeusjakauma muistuttaa Maxwell-jakaumaa.
Haihtumista tapahtuu, kun vesimolekyylien nopeus on riittävän suuri, jotta vesimolekyylien välinen vetovoima ei pysty pitämään niitä yhdessä. Samoin kuin avaruuteen liikkuvien rakettien kohdalla, raketin nopeus on riittävän suuri, jotta Maan painovoima ei pysty pitämään sitä paikallaan. Huomaa, että vain suurinopeudet omaavat molekyylit voivat paeta molekyylien välistä vetovoimaa. Pienen nopeuden omaavat molekyylit pysyvät yhdessä kuten vesi.
Vesimolekyyleillä on massa ja nopeus, joten niillä on kineettistä energiaa (EK = 1/2 m v2). Nopeasti liikkuvilla vesimolekyyleillä on suurempi kineettistä energiaa kuin hitaasti liikkuvilla vesimolekyyleillä. Voidaan siis todeta, että vesimolekyyleillä, jotka voivat paeta molekyylien välistä vetovoimaa (vesimolekyylit, jotka muuttuvat höyryksi), on huomattavaa kineettistä energiaa. Yleensä vesimolekyylien kineettinen energia kasvaa veden lämpötilan noustessa. Jos veden lämpötila on riittävän korkea, vesimolekyylien kineettinen energia kasvaa; näin ollen enemmän vettä muuttuu höyryksi. Tämä on yhdenmukaista tutkimustulosten kanssa, jotka osoittavat, että haihtumisnopeus on tyypillisesti suurempi korkeissa lämpötiloissa.
Kun kuivaamme märkiä vaatteita auringossa, märät vaatteet imevät itseensä auringon säteilemää lämpöä. Auringon energian lisääntyminen lisää vaatteiden vesimolekyylien liike-energiaa. Koska liike-energia kasvaa, vesimolekyylit liikkuvat nopeammin (vesimolekyylien nopeus kasvaa). Kun nopeus tai liike-energia saavuttaa tietyn arvon, vesimolekyylit voivat päästä eroon vesimolekyylien välisestä vetovoimasta ja muuttua höyryksi. Huomaa, että märkien vaatteiden kuivumiseen ei vaikuta ainoastaan auringon lämmön lisääntyminen. Märät vaatteet voivat kuivua myös vaatteita ympäröivän lämpimän ilman lisälämmön ansiosta (lämpö siirtyy johtumalla ilmasta märkiin vaatteisiin).
Kuumana päivänä maa kuumenee. Maa lämmittää yläpuolellaan olevaa ilmaa (tässä tapauksessa lämmönsiirto tapahtuu johtumisen kautta). Kuuma ilma laajenee (tiheys pienenee) ja liikkuu ylöspäin. Kun vesimolekyylit kulkevat märkien vaatteiden ohi, ne paiskaavat vaatteiden sisällä olevia vesimolekyylejä. Vesimolekyylit liikkuvat nopeammin, vesimolekyylien liike-energia kasvaa. Nopeasti liikkuvat vesimolekyylit osuvat muihin vesimolekyyleihin. Koska ilmamolekyylit paiskaavat niitä jatkuvasti, vesimolekyylit liikkuvat nopeammin (liike-energia kasvaa). Kun nopeus tai liike-energia saavuttaa tietyn arvon, nopeasti liikkuvat vesimolekyylit voivat päästä molekyylien välisestä vetovoimasta ja muuttua höyryksi. Vesimolekyylien liike-energia liittyy läheisesti lämpötilaan. Jos vesimolekyylien liike-energia on suuri, niin samanaikaisesti veden lämpötila on korkea. Tai päinvastoin, kun veden lämpötila on korkea, vesimolekyylien liike-energian on oltava suuri. Liike-energia liittyy myös nopeuteen. Mitä suurempi molekyylin liike-energia on, sitä suurempi on molekyylin nopeus. Tai päinvastoin, mitä suurempi on molekyylin nopeus, sitä suurempi on molekyylin liike-energia.
Entä kuuma vesi? Kuumalla vedellä on korkea lämpötila. Korkean veden lämpötilan vuoksi veden molekyyleillä on melko keskimääräinen kineettinen energia. Vesimolekyylien huomattavan keskimääräisen kineettisen energian vuoksi monilla vesimolekyyleillä on suuret nopeudet. Vesimolekyyleillä on suuri nopeus ja ne voivat paeta molekyylien välistä vetovoimaa ja muuttua höyryksi. Hitaasti liikkuvat vesimolekyylit (vesimolekyylit, joilla on vähän kineettistä energiaa) eivät muutu höyryksi. Näin ollen, kun suurella nopeudella liikkuvat vesimolekyylit muuttuvat höyryksi, vesimolekyylien keskimääräinen kineettinen energia pienenee. Mitä pienempi keskimääräinen kineettinen energia on, sitä alhaisempi on veden lämpötila. Tämän lyhyen kuvauksen perusteella voidaan todeta, että haihtuminen on jäähtymisprosessi.
Haihtumisesta johtuva viilentyminen on aina läsnä jokapäiväisessä elämässä. Kun ilma on riittävän kuumaa, keho imee paljon lämpöä. Pitääkseen kehon lämpötilan vakiona keho yleensä vapauttaa lämpöä hikoilemalla. Koska hiki saa ylimääräistä lämpöä auringosta ja ympäröivästä ilmasta, hikivesimolekyylien liike-energia kasvaa. Hikivesimolekyylien liike-energian kasvaessa myös hikivesimolekyylien nopeus kasvaa. Hikimolekyylit muuttuvat höyryksi. Kun hiki haihtuu, keho tuntuu viileältä.
Yleensä kylvyn jälkeen kehomme tuntuu viileältä. Tämä johtuu siitä, että ihon pintaan kiinnittynyt vesi haihtuu.
Aiemmin kuvattu haihtumisprosessi tapahtuu aina joka päivä. Myös merivesi, järvivesi ja jokivesi voivat haihtua.
Höyrynpaine
Höyryllä tarkoitetaan tässä vesihöyryä. Tarkastellaan kuvaa. Suljettu astia, joka on täytetty vedellä (oletetaan, että astian sisältämä ilma on poistettu). Kineettisen teorian mukaan vesimolekyylit liikkuvat aina. Liikkuessaan vesimolekyyleillä on liikkumisnopeus ja -energia. Vesimolekyylit, joilla on nopeus ja suuri kineettinen energia, pääsevät eroon vesimolekyylien välisestä vetovoimasta ja muuttuvat höyryksi.
Sama prosessi tapahtuu vesimolekyyleissä astiassa. Ajan kuluessa yhä useammat vesimolekyylit muuttuvat höyryksi. Koska astia on suljettu, höyryksi muuttuneet vesimolekyylit eivät pääse poistumaan ilmakehään (molekyylit jäävät loukkuun astiaan). Höyryksi muuttuvien vesimolekyylien määrä on melko suuri, joten molekyylien törmäykset astian seinämiin ovat mahdollisia.
Jotkut astian seinämiä paiskaavat molekyylit heijastuvat veden pintaa kohti ja sulautuvat veteen. Tämä prosessi toistuu jatkuvasti. Ajan kuluessa yhä useammat vesimolekyylit muuttuvat höyryksi (muuttuen nesteestä höyryksi). Samaan aikaan jotkut astian seinämiin törmäävistä molekyyleistä muuttuvat jälleen vedeksi (muuttuen höyrystä nesteeksi). Jos nesteestä höyryksi muuttuvien molekyylien lukumäärä on yhtä suuri kuin höyrystä nesteeksi muuttuvien molekyylien lukumäärä, vallitsee tasapaino. Kun tasapaino syntyy, kaasua sisältävän astian yläosan sanotaan olevan kyllästynyt. Höyrynpainetta kyllästyneellä alueella kutsutaan kylläisen höyrynpaineeksi.
Olomuodon muutosta nesteestä höyryksi kutsutaan haihtumiseksi. Olomuodon muutosta höyrystä nesteeksi kutsutaan kuitenkin kondensoitumiseksi. Huomaa, että kylläisen höyryn paine riippuu yksinomaan lämpötilasta eikä tilavuudesta. Jos veden lämpötila nousee, vesimolekyylien kineettinen energia kasvaa.
Vesimolekyylien kineettinen energia kasvaa, joten vesimolekyylien nopeuden on kasvettava. Näin ollen yhä useammat suurella nopeudella liikkuvat molekyylit muuttuvat höyryksi (nesteestä höyryksi). Koska säiliön tilavuus on kiinteä, höyrynpaine riippuu yksinomaan molekyylien lukumäärästä (N) ja nopeudesta (v).
Mitä enemmän molekyylejä muuttuu höyryksi ja mitä suurempi molekyylien nopeus on, sitä suurempi on myös höyrynpaine. Siten tasapaino tapahtuu korkeammassa höyrynpaineessa. Siksi myös kylläisen höyrynpaine on korkeampi. Kylläisen höyrynpaine on olemassa vain, kun tasapaino tapahtuu.
Höyrynpaine riippuu tilavuudesta, mutta kylläisen höyrynpaine ei riipu tilavuudesta. Jos säiliön tilavuus kasvaa tai pienenee, syntyy tasapaino. Yllä oleva kuva haluaa vain auttaa sinua ymmärtämään ilmakehässä vallitsevan kylläisen höyrynpaineen. Ero on siinä, että edellisessä esimerkissä oletamme, ettei säiliön siinä osassa, joka ei sisällä vettä, ole vettä. Siksi säiliön se osa, joka ei pidä vettä, on täynnä vain vesihöyryä. Toisaalta maan pinta on aina täynnä ilmaa. Höyrymolekyylien ja muiden kaasumolekyylien törmäys vain pidentää tasapainoa. Jossain vaiheessa tasapaino kuitenkin saavutetaan, jos höyryksi muuttuvien vesimolekyylien määrä on yhtä suuri kuin vedeksi muuttuvien höyrymolekyylien määrä.
