蒸発過程は運動論を用いて説明できます。気体分子と同様に、水分子も運動します。違いは、水分子は分子間の引力によって互いに結びついているため、散乱することがない点です。一方、気体分子間の引力は弱いため、気体分子は融合することができません。運動する水分子には速度があります。高速で運動する水分子もあれば、低速で運動する水分子もあります。水分子の速度分布は、マクスウェル分布に似ています。
蒸発は、水分子の速度が十分に大きくなり、水分子間の引力が分子同士をまとめておくことができなくなったときに起こります。宇宙へ向かうロケットの速度が十分に大きいため、地球の重力ではロケットを地球上に留めておくことができないのと同様です。分子間の引力から逃れることができるのは、速度の大きい分子だけであることに注意してください。速度の小さい分子は、水のようにまとまったままです。
水分子は質量と速度を持つため、運動エネルギー（EK = 1/2 m v²）を持ちます。高速で移動する水分子は、低速で移動する水分子よりも運動エネルギーが大きくなります。したがって、分子間の引力から逃れることができる水分子（蒸気になる水分子）は、かなりの運動エネルギーを持っていると言えます。通常、水分子の運動エネルギーは水温の上昇とともに増加します。水温が十分に高ければ、水分子の運動エネルギーは増加し、より多くの水が蒸気になります。これは、蒸発速度が一般的に高温で高くなることを示す研究結果と一致しています。
濡れた衣類を太陽の下で乾かすと、衣類は太陽から放出される熱を吸収します。太陽からのエネルギーが加わることで、衣類に含まれる水分子の運動エネルギーが増加します。運動エネルギーが増加すると、水分子の動きが速くなります（水分子の速度が増します）。速度または運動エネルギーが特定の値に達すると、水分子は水分子間の引力から逃れ、蒸気になります。濡れた衣類の乾燥は、太陽からの熱の作用だけによるものではないことに注意してください。衣類の周囲の暖かい空気からの熱（空気から濡れた衣類へ熱が伝導する）によっても、濡れた衣類は乾きます。
暑い日には、地面が熱くなります。地面は上空の空気を温めます（この場合、熱伝導による熱伝達）。温かい空気は膨張し（密度が低下し）、上昇します。濡れた衣服が通過すると、衣服内の水分子同士が衝突します。水分子の動きが速くなると、水分子の運動エネルギーが増加します。速く動く水分子は他の水分子に衝突します。空気分子によって絶えず衝突されるため、水分子の動きは速くなります（運動エネルギーが増加します）。速度または運動エネルギーが特定の値に達すると、高速で動く水分子は分子間の引力から逃れ、蒸気に変わります。水分子の運動エネルギーは温度と密接に関係しています。水分子の運動エネルギーが大きい場合、同時に水温も高くなります。逆に、水温が高い場合は、水分子の運動エネルギーも大きくなければなりません。運動エネルギーは速度とも関係しています。分子の運動エネルギーが高いほど、分子の速度も速くなります。あるいは逆に、分子の速度が速いほど、分子の運動エネルギーは高くなる。
では、お湯はどうでしょうか？お湯は温度が高いです。水温が高いため、水中の分子は平均的な運動エネルギーを持っています。水分子の平均運動エネルギーが大きいため、多くの水分子は高速で移動します。高速で移動する水分子は、分子間の引力から逃れて蒸気になります。低速の水分子（運動エネルギーの小さい水分子）は蒸気になりません。したがって、高速で移動する水分子が蒸気になると、水分子の平均運動エネルギーは小さくなります。平均運動エネルギーが小さいほど、水温は低くなります。この簡単な説明から、蒸発は冷却過程であると言えます。
蒸発による冷却プロセスは、日常生活の中で常に経験するものです。空気が十分に高温になると、体は多くの熱を吸収します。体温を一定に保つために、体は通常、汗を通して熱を放出します。汗は太陽や周囲の空気から余分な熱を得るため、汗の水分子の運動エネルギーが増加します。汗の水分子の運動エネルギーが増加すると、汗の水分子の速度も増加します。汗の分子は蒸気に変わります。汗が蒸発すると、体は涼しく感じます。
一般的に、入浴後は体がひんやりと感じます。これは、皮膚表面に付着した水分が蒸発する過程を経るためです。
先に述べた蒸発過程は毎日必ず起こります。海水、湖水、河川水も蒸発します。
蒸気圧
ここでいう蒸気とは水蒸気のことです。図を見てください。水で満たされた密閉容器（容器内の空気は取り除かれているものとします）。運動論によれば、水分子は常に運動しています。運動しているとき、水分子は運動速度とエネルギーを持っています。速度と大きな運動エネルギーを持つ水分子は、水分子間の引力から逃れて蒸気になります。
容器内の水分子でも同様の現象が起こります。時間が経つにつれて、ますます多くの水分子が蒸気に変化します。容器は密閉されているため、蒸気になった水分子は大気中に逃げ出すことができません（分子は容器内に閉じ込められます）。蒸気になる水分子の量は非常に多いため、分子同士が容器の壁に衝突する可能性があります。
容器の壁に衝突した分子の一部は水面に反射され、水に溶け込みます。この過程は繰り返し行われます。時間が経つにつれて、ますます多くの水分子が蒸気（液体から気体へ）に変化します。同時に、容器の壁に衝突した分子の一部は再び水（蒸気から液体へ）に変化します。液体から気体へ変化する分子の数と、気体から液体へ変化する分子の数が等しくなると、平衡状態になります。平衡状態になると、気体を含む容器の上部は飽和状態にあると言われます。飽和領域における蒸気圧は、飽和蒸気圧と呼ばれます。
液体から気体への形態変化を蒸発といいます。一方、蒸気から液体への形態変化を凝縮といいます。飽和蒸気圧は温度のみに依存し、体積には依存しないことに注意してください。水温が上昇すると、水分子の運動エネルギーが増加します。
水分子の運動エネルギーが増加するため、水分子の速度も増加します。その結果、高速で移動する分子がますます多く蒸気（液体から蒸気へ変化する）になります。容器の体積は一定であるため、蒸気圧は分子数（N）と速度（v）のみに依存します。
分子が蒸気に変化する量が増え、分子の速度が速くなるほど、蒸気圧も上昇します。したがって、平衡状態はより高い蒸気圧で起こります。そのため、飽和蒸気圧も高くなります。飽和蒸気圧は、平衡状態が成立した場合にのみ存在します。
蒸気圧は体積に依存しますが、飽和蒸気圧は体積に依存しません。容器の体積が増減しても、平衡状態になります。上記の図は、大気中で発生する飽和蒸気圧を理解していただくためのものです。違いは、前の例では、容器の中で水が入っていない部分には水がないと仮定している点です。したがって、タンクの中で水が入っていない部分は水蒸気のみで満たされています。一方、地球の表面は常に空気で満たされています。蒸気分子と他の気体分子との衝突は、平衡状態を長引かせるだけです。しかし、水分子が蒸気に変化する数と蒸気分子が水に変化する数が等しくなると、ある時点で平衡状態になります。
