Iztvaikošanas procesu var izskaidrot, izmantojot kinētisko teoriju. Tāpat kā gāzes molekulas, arī ūdens molekulas pārvietojas. Atšķirība ir tāda, ka ūdens molekulas nevar izkliedēties, jo pievilkšanās spēks starp molekulām joprojām var tās saturēt kopā. Turpretī pievilkšanās spēks starp gāzes molekulām ir trausls, tāpēc gāzes molekulas nevar saplūst. Kustoties ūdens molekulām ir ātrums. Ir ūdens molekulas, kurām ir liels ātrums; ir arī ūdens molekulas, kurām ir mazs ātrums. Ūdens molekulas ātruma sadalījums atgādina Maksvela sadalījumu.
Iztvaikošana notiek, kad ūdens molekulu ātrums ir pietiekami liels, lai pievilkšanās spēks starp ūdens molekulām to nespētu noturēt kopā. Līdzīgi kā raķetēm, kas pārvietojas kosmosā, raķetes ātrums ir pietiekami liels, lai Zemes gravitācijas spēks to nespētu noturēt uz Zemes. Ņemiet vērā, ka tikai molekulas ar lielu ātrumu var izvairīties no pievilkšanās spēka starp molekulām. Molekulas ar mazu ātrumu paliek kopā kā ūdens.
Ūdens molekulām ir masa un ātrums, tāpēc ūdens molekulām ir kinētiskā enerģija (EK = 1/2 m v2). Ātrgaitas ūdens molekulām ir lielāka kinētiskā enerģija nekā lēna ātruma ūdens molekulām. Tādējādi var apgalvot, ka ūdens molekulām, kas var izkļūt no pievilkšanās spēka starp molekulām (ūdens molekulas, kas pārvēršas tvaikā), ir ievērojama kinētiskā enerģija. Parasti ūdens molekulu kinētiskā enerģija palielinās, palielinoties ūdens temperatūrai. Ja ūdens temperatūra ir pietiekami augsta, ūdens molekulu kinētiskā enerģija palielinās; tādējādi vairāk ūdens pārvērtīsies tvaikā. Tas atbilst pētījumu rezultātiem, kas liecina, ka iztvaikošanas ātrums parasti ir lielāks augstās temperatūrās.
Kad mēs žāvējam slapjas drēbes saulē, tās absorbē saules izstaroto siltumu. Saules enerģijas pievienošana palielina ūdens molekulu kinētisko enerģiju apģērbā. Tā kā kinētiskā enerģija palielinās, ūdens molekulas pārvietojas ātrāk (ūdens molekulu ātrums palielinās). Pēc tam, kad ātrums vai kinētiskā enerģija sasniedz noteiktu vērtību, ūdens molekulas var atbrīvoties no pievilkšanās spēka starp ūdens molekulām un pēc tam pārvērsties tvaikā. Lūdzu, ņemiet vērā, ka slapju drēbju žūšanu ietekmē ne tikai saules siltuma pievienošana. Slapjas drēbes var izžūt arī papildu siltuma dēļ no siltā gaisa ap drēbēm (siltums pārvietojas vadīšanas ceļā no gaisa uz slapjām drēbēm).
Karstā dienā zeme kļūst karstāka. Zeme sasilda gaisu virs tās (šajā gadījumā notiek siltuma pārnese ar vadītspēju). Karstais gaiss izplešas (blīvums samazinās) un virzās uz augšu. Virzoties garām slapjām drēbēm, ūdens molekulas dauza ūdens molekulas drēbēs. Ūdens molekulas pārvietojas ātrāk, ūdens molekulu kinētiskā enerģija palielinās. Ūdens molekulas, kas ātri kustas, trāpa citām ūdens molekulām. Tā kā gaisa molekulas to nepārtraukti dauza, ūdens molekulas pārvietojas ātrāk (kinētiskā enerģija palielinās). Kad ātrums vai kinētiskā enerģija sasniedz noteiktu vērtību, ātri kustīgās ūdens molekulas var atbrīvoties no pievilkšanās spēka starp molekulām un pārvērsties tvaikā. Ūdens molekulu vai ūdens molekulu kinētiskā enerģija ir cieši saistīta ar temperatūru. Ja ūdens molekulu kinētiskā enerģija ir liela, tad vienlaikus ūdens temperatūra ir augsta. Vai otrādi, kad ūdens temperatūra ir augsta, ūdens molekulu kinētiskajai enerģijai jābūt lielai. Kinētiskā enerģija ir saistīta arī ar ātrumu. Jo augstāka ir molekulas kinētiskā enerģija, jo lielāks ir molekulas ātrums. Vai otrādi, jo lielāks ir molekulas ātrums, jo augstāka ir molekulas kinētiskā enerģija.
Kā ar karsto ūdeni? Karstam ūdenim ir augsta temperatūra. Augstās ūdens temperatūras dēļ ūdens molekulām ir diezgan vidēja kinētiskā enerģija. Ūdens molekulu ievērojamās vidējās kinētiskās enerģijas dēļ daudzām ūdens molekulām ir liels ātrums. Ūdens molekulām ir liels ātrums, un tās var izvairīties no pievilkšanās spēka starp molekulām un pārvērsties tvaikā. Zema ātruma ūdens molekulas (ūdens molekulas ar mazu kinētisko enerģiju) nepārvēršas tvaikā. Tādējādi, kad ūdens molekulas ar lielu ātrumu pārvēršas tvaikā, ūdens molekulu vidējā kinētiskā enerģija kļūst mazāka. Jo mazāka vidējā kinētiskā enerģija, jo zemāka ir ūdens temperatūra. Pamatojoties uz šo īso aprakstu, var apgalvot, ka iztvaikošana ir dzesēšanas process.
Atdzišanas process iztvaikošanas dēļ vienmēr ir sastopams ikdienas dzīvē. Kad gaiss ir pietiekami karsts, ķermenis absorbē daudz siltuma. Lai uzturētu ķermeņa temperatūru nemainīgu, ķermenis parasti izdala siltumu ar sviedriem. Tā kā sviedri saņem papildu siltumu no saules un apkārtējā gaisa, sviedru ūdens molekulu kinētiskā enerģija palielinās. Jo, palielinoties sviedru ūdens molekulu kinētiskajai enerģijai, palielinās sviedru ūdens molekulu ātrums. Sviedru molekulas pārvēršas tvaikā. Kad sviedri iztvaiko, ķermenis jūtas vēss.
Parasti pēc vannas mūsu ķermenis jūtas vēss. Tas ir tāpēc, ka uz ādas virsmas pielipušais ūdens iztvaiko.
Iepriekš aprakstītais iztvaikošanas process notiek katru dienu. Iztvaikot var arī jūras ūdens, ezera ūdens un upes ūdens.
Tvaika spiediens
Šeit ar tvaiku tiek domāti ūdens tvaiki. Apskatiet attēlu. Slēgts trauks, kas piepildīts ar ūdeni (pieņemsim, ka trauka iekšienē esošais gaiss ir izvadīts). Saskaņā ar kinētisko teoriju ūdens molekulas vienmēr kustas. Kustoties, ūdens molekulām ir kustības ātrums un enerģija. Ūdens molekulas, kurām ir ātrums un liela kinētiskā enerģija, lai izvairītos no pievilkšanās spēka starp ūdens molekulām un pārvērstos tvaikā.
Tas pats process notiek ūdens molekulās traukā. Laikam ejot, arvien vairāk ūdens molekulu pārvēršas tvaikā. Tā kā trauks ir slēgts, ūdens molekulas, kas ir pārvērtušās tvaikā, nevar izkļūt atmosfērā (molekulas ir iesprostotas traukā). Ūdens molekulu daudzums, kas pārvēršas tvaikā, ir diezgan liels, tāpēc pastāv iespēja, ka molekulas sadursies ar trauka sienām.
Dažas molekulas, kas dauza trauka sieniņas, tiks atstarotas pret ūdens virsmu un saplūdīs ar ūdeni. Šis process atkārtojas nepārtraukti. Laika gaitā arvien vairāk ūdens molekulu pārvēršas tvaikā (pārejot no šķidruma uz tvaiku). Tajā pašā laikā dažas no molekulām, kas ietriecas trauka sienās, atkal pārvēršas ūdenī (pārejot no tvaika uz šķidrumu). Ja molekulu skaits, kas pāriet no šķidruma uz tvaiku, ir vienāds ar molekulu skaitu, kas pāriet no tvaika uz šķidrumu, būs līdzsvars. Kad rodas līdzsvars, trauka augšdaļa, kurā atrodas gāze, tiek saukta par piesātinātu. Tvaika spiedienu piesātinātajā zonā sauc par piesātinātā tvaika spiedienu.
Formas maiņu no šķidruma uz tvaiku sauc par iztvaikošanu. Savukārt formas maiņu no tvaika uz šķidrumu sauc par kondensāciju. Ņemiet vērā, ka piesātināta tvaika spiediens ir atkarīgs tikai no temperatūras un nav atkarīgs no tilpuma. Ja ūdens temperatūra paaugstinās, ūdens molekulu kinētiskā enerģija palielinās.
Ūdens molekulu kinētiskā enerģija palielinās, tāpēc ir jāpalielinās ūdens molekulu ātrumam. Tādējādi arvien vairāk un vairāk ātrgaitas molekulu pārvērtīsies tvaikā (pārejot no šķidruma uz tvaiku). Tā kā trauka tilpums ir fiksēts, tvaika spiediens ir atkarīgs tikai no molekulu skaita (N) un ātruma (v).
Jo vairāk molekulu pārvēršas tvaikā un jo lielāks ir molekulu ātrums, palielinās arī tvaika spiediens. Tādējādi līdzsvars iestāsies pie augstāka tvaika spiediena. Tāpēc arī piesātināta tvaika spiediens ir augstāks. Piesātināta tvaika spiediens pastāv tikai tad, kad rodas līdzsvars.
Tvaika spiediens ir atkarīgs no tilpuma, bet piesātinātā tvaika spiediens nav atkarīgs no tilpuma. Ja trauka tilpums palielinās vai samazinās, iestāsies līdzsvars. Iepriekš redzamā ilustrācija tikai palīdz saprast piesātinātā tvaika spiedienu atmosfērā. Atšķirība ir tāda, ka iepriekšējā piemērā mēs pieņēmām, ka trauka daļā, kurā nav ūdens, nav ūdens. Tāpēc tvertnes daļu, kurā nav ūdens, aizņem tikai ūdens tvaiki. Savukārt Zemes virsma vienmēr ir piepildīta ar gaisu. Tvaika molekulu un citu gāzes molekulu sadursme tikai pagarina līdzsvaru. Tomēr kādā brīdī līdzsvars iestāsies, ja ūdens molekulu skaits, kas pārvēršas tvaikā, ir vienāds ar tvaika molekulu skaitu, kas pārvēršas ūdenī.
