Garavimo procesą galima paaiškinti naudojant kinetinę teoriją. Kaip ir dujų molekulės, vandens molekulės taip pat juda. Skirtumas tas, kad vandens molekulės negali išsibarstyti, nes tarp molekulių esanti trauka vis tiek gali jas laikyti kartu. Priešingai, tarp dujų molekulių esanti trauka yra trapi, todėl dujų molekulės negali susilieti. Judėdamos vandens molekulės turi greitį. Yra vandens molekulių, kurios juda dideliu greičiu, ir yra vandens molekulių, kurios juda mažu greičiu. Vandens molekulės greičio pasiskirstymas panašus į Maksvelo pasiskirstymą.
Garavimas vyksta, kai vandens molekulių greitis yra pakankamai didelis, kad trauka tarp jų negalėtų jo išlaikyti kartu. Panašiai kaip raketų, judančių į kosmosą, raketos greitis yra pakankamai didelis, kad Žemės gravitacinė jėga negalėtų jos išlaikyti Žemėje. Atkreipkite dėmesį, kad tik didelio greičio molekulės gali išvengti traukos tarp molekulių. Mažo greičio molekulės išlieka kartu kaip vanduo.
Vandens molekulės turi masę ir greitį, todėl vandens molekulės turi kinetinę energiją (EK = 1/2 m v2). Didelio greičio vandens molekulės turi didesnę kinetinę energiją nei mažo greičio vandens molekulės. Taigi galima teigti, kad vandens molekulės, kurios gali išsivaduoti iš tarp molekulių esančios traukos (vandens molekulės, kurios virsta garais), turi didelę kinetinę energiją. Paprastai vandens molekulių kinetinė energija didėja didėjant vandens temperatūrai. Jei vandens temperatūra yra pakankamai aukšta, vandens molekulių kinetinė energija didėja; taigi, daugiau vandens virs garais. Tai atitinka tyrimų rezultatus, rodančius, kad garavimo greitis paprastai yra didesnis esant aukštai temperatūrai.
Kai džioviname šlapius drabužius saulėje, jie sugeria saulės skleidžiamą šilumą. Dėl saulės energijos padidėjimo padidėja drabužių vandens molekulių kinetinė energija. Didėjant kinetinei energijai, vandens molekulės juda greičiau (padidėja vandens molekulių greitis). Kai greitis arba kinetinė energija pasiekia tam tikrą vertę, vandens molekulės gali išsivaduoti iš traukos jėgos, kuri jungia vandens molekules, ir virsti garais. Atkreipkite dėmesį, kad šlapių drabužių džiūvimą veikia ne tik saulės šilumos pridėjimas. Šlapi drabužiai gali išdžiūti ir dėl papildomos šilumos iš šilto oro aplink drabužius (šiluma juda laidumo būdu iš oro į šlapius drabužius).
Karštą dieną žemė įkaista. Žemė šildo virš jos esantį orą (šiuo atveju šilumos perdavimas vyksta laidumu). Karštas oras plečiasi (tankis mažėja) ir kyla aukštyn. Praskriedamos pro šlapius drabužius, vandens molekulės daužo drabužių viduje esančias vandens molekules. Vandens molekulėms judant greičiau, vandens molekulių kinetinė energija didėja. Greitai judančios vandens molekulės susiduria su kitomis vandens molekulėmis. Kadangi vandens molekules nuolat daužo oro molekulės, jos juda greičiau (kinetinė energija didėja). Kai greitis arba kinetinė energija pasiekia tam tikrą vertę, greitai judančios vandens molekulės gali išsivaduoti iš traukos tarp molekulių ir virsti garais. Vandens molekulių arba vandens molekulių kinetinė energija yra glaudžiai susijusi su temperatūra. Jei vandens molekulių kinetinė energija yra didelė, tuo pačiu metu vandens temperatūra yra aukšta. Arba atvirkščiai, kai vandens temperatūra yra aukšta, vandens molekulių kinetinė energija turi būti didelė. Kinetinė energija taip pat susijusi su greičiu. Kuo didesnė molekulės kinetinė energija, tuo didesnis molekulės greitis. Arba atvirkščiai, kuo didesnis molekulės greitis, tuo didesnė molekulės kinetinė energija.
O kaip dėl karšto vandens? Karšto vandens temperatūra yra aukšta. Dėl aukštos vandens temperatūros vandenyje esančios molekulės turi gana vidutinę kinetinę energiją. Dėl didelės vidutinės vandens molekulių kinetinės energijos daugelis vandens molekulių juda dideliu greičiu. Vandens molekulės juda dideliu greičiu ir gali išvengti traukos jėgos tarp molekulių bei virsti garais. Mažo greičio vandens molekulės (vandens molekulės, turinčios mažai kinetinės energijos) nevirsta garais. Taigi, kai didelio greičio vandens molekulės virsta garais, vidutinė vandens molekulių kinetinė energija sumažėja. Kuo mažesnė vidutinė kinetinė energija, tuo žemesnė vandens temperatūra. Remiantis šiuo trumpu aprašymu, galima teigti, kad garavimas yra aušinimo procesas.
Vėsimo procesas dėl garavimo yra nuolatinis kasdieniame gyvenime. Kai oras pakankamai įkaitęs, kūnas sugeria daug šilumos. Kad kūno temperatūra išliktų pastovi, kūnas paprastai išskiria šilumą prakaituodamas. Kadangi prakaitas gauna papildomos šilumos iš saulės ir aplinkinio oro, prakaito vandens molekulių kinetinė energija didėja. Didėjant prakaito vandens molekulių kinetinei energijai, didėja ir jų greitis. Prakaito molekulės virsta garais. Kai prakaitas garuoja, kūnas jaučiasi vėsus.
Paprastai po maudynių mūsų kūnas jaučiasi vėsus. Taip yra todėl, kad ant odos paviršiaus prilipęs vanduo išgaruoja.
Anksčiau aprašytas garavimo procesas visada vyksta kiekvieną dieną. Jūros, ežero ir upės vanduo taip pat gali išgaruoti.
Garų slėgis
Čia garais vadinami vandens garai. Atkreipkite dėmesį į paveikslėlį. Uždaras indas, pripildytas vandens (tarkime, kad oras iš indo vidaus pašalintas). Pagal kinetinę teoriją, vandens molekulės visada juda. Judėdamos vandens molekulės turi judėjimo greitį ir energiją. Vandens molekulės, turinčios greitį ir didelę kinetinę energiją, kad išsivaduotų iš traukos jėgos tarp vandens molekulių ir virstų garais.
Tas pats procesas vyksta ir vandens molekulėse inde. Laikui bėgant, vis daugiau vandens molekulių virsta garais. Kadangi indas uždarytas, į garus virtę vandens molekulės negali patekti į atmosferą (molekulės įstringa inde). Į garus virstančių vandens molekulių kiekis yra gana didelis, todėl yra tikimybė, kad molekulės susidurs su indo sienelėmis.
Kai kurios molekulės, daužančios indo sieneles, atsispindės vandens paviršiaus link ir susilies su vandeniu. Šis procesas kartojasi nuolat. Laikui bėgant, vis daugiau vandens molekulių virsta garais (iš skysčio į garus). Tuo pačiu metu kai kurios molekulės, kurios atsitrenkia į indo sieneles, vėl virsta vandeniu (iš garų į skystį). Jei molekulių, virstančių iš skysčio į garus, skaičius yra lygus molekulių, kurios virsta iš garų į skystį, skaičiui, bus pusiausvyra. Kai susidaro pusiausvyra, indo, kuriame yra dujos, viršus vadinamas prisotintu. Garų slėgis prisotintoje srityje vadinamas sočiųjų garų slėgiu.
Formos pasikeitimas iš skysčio į garus vadinamas garavimu. Tačiau formos pasikeitimas iš garų į skystį vadinamas kondensacija. Atkreipkite dėmesį, kad sočiųjų garų slėgis priklauso tik nuo temperatūros ir nepriklauso nuo tūrio. Jei vandens temperatūra kyla, vandens molekulių kinetinė energija didėja.
Vandens molekulių kinetinė energija didėja, todėl turi didėti ir jų greitis. Todėl vis daugiau dideliu greičiu judančių molekulių virs garais (iš skysčio į garą). Kadangi indo tūris yra fiksuotas, garų slėgis priklauso tik nuo molekulių skaičiaus (N) ir greičio (v).
Kuo daugiau molekulių virsta garais ir kuo didesnis molekulių greitis, tuo didėja ir garų slėgis. Taigi, pusiausvyra bus esant didesniam garų slėgiui. Todėl sočiųjų garų slėgis taip pat yra didesnis. Sočiųjų garų slėgis yra tik tada, kai susidaro pusiausvyra.
Garų slėgis priklauso nuo tūrio, bet sočiųjų garų slėgis nuo tūrio nepriklauso. Jei indo tūris padidėja arba sumažėja, susidaro pusiausvyra. Aukščiau pateikta iliustracija tik padeda suprasti atmosferoje susidarantį sočiųjų garų slėgį. Skirtumas tas, kad ankstesniame pavyzdyje manėme, jog indo dalyje, kurioje nėra vandens, nėra vandens. Todėl indo dalis, kurioje nėra vandens, yra užpildyta tik vandens garais. Kita vertus, Žemės paviršius visada užpildytas oru. Garų molekulių ir kitų dujų molekulių susidūrimas tik pailgina pusiausvyrą. Tačiau tam tikru momentu pusiausvyra bus pasiekta, jei vandens molekulių, virstančių garais, skaičius bus lygus garų molekulių, virstančių vandeniu, skaičiui.
