Teori Kinetik
Proses penyejatan boleh dijelaskan menggunakan teori kinetik. Seperti molekul gas, molekul air juga bergerak. Perbezaannya ialah molekul air tidak dapat berpisah kerana daya tarikan antara mereka masih mampu menyatukannya. Sebaliknya, daya tarikan antara molekul gas sangat lemah, jadi molekul gas tidak dapat melekat bersama. Apabila bergerak, molekul air mempunyai kelajuan. Sesetengah molekul air mempunyai kelajuan tinggi, manakala yang lain mempunyai kelajuan rendah. Taburan halaju molekul air menyerupai taburan Maxwell.
Penyejatan berlaku apabila kelajuan molekul air cukup besar, sehingga daya tarikan antara molekul air tidak dapat menyatukannya. Sama seperti roket yang bergerak ke angkasa lepas, kelajuan roket cukup besar sehingga daya graviti bumi tidak dapat menahannya daripada kekal di bumi. Perlu diingatkan bahawa hanya molekul yang mempunyai kelajuan yang besar sahaja yang dapat melepaskan diri daripada daya tarikan antara molekul. Molekul dengan kelajuan yang kecil masih bergabung untuk membentuk air.
Molekul air mempunyai jisim dan halaju atau kelajuan supaya molekul air mempunyai tenaga kinetik (EK = 1/2 mv2). Molekul air dengan kelajuan tinggi mempunyai tenaga kinetik yang lebih besar daripada molekul air dengan kelajuan rendah. Oleh itu, boleh dikatakan bahawa molekul air yang boleh melepaskan diri daripada daya tarikan antara molekul (molekul air yang bertukar menjadi wap) mempunyai tenaga kinetik yang agak besar. Biasanya, tenaga kinetik molekul air meningkat apabila suhu air meningkat. Jika suhu air cukup tinggi, tenaga kinetik molekul air juga meningkat. Oleh itu, lebih banyak air akan bertukar menjadi wap. Ini selaras dengan hasil kajian yang menunjukkan bahawa kadar penyejatan biasanya lebih besar pada suhu tinggi.
Apabila kita mengeringkan pakaian basah di bawah sinar matahari, pakaian basah menyerap haba yang dipancarkan oleh matahari. Tenaga tambahan daripada matahari menyebabkan tenaga kinetik molekul air dalam pakaian meningkat. Oleh kerana tenaga kinetik meningkat, molekul air bergerak lebih pantas (kelajuan molekul air meningkat). Sebaik sahaja kelajuan atau tenaga kinetiknya mencapai nilai tertentu, molekul air boleh melepaskan diri daripada daya tarikan antara molekul air, kemudian bertukar menjadi wap. Adalah penting untuk diperhatikan bahawa pengeringan pakaian basah bukan sahaja dipengaruhi oleh haba tambahan daripada matahari. Pakaian basah juga boleh kering disebabkan oleh haba tambahan daripada udara panas di sekeliling pakaian (pemindahan haba melalui pengaliran dari udara ke pakaian basah).
Pada hari yang panas, tanah atau lantai menjadi lebih cepat panas. Tanah menjadi cepat panas kerana haba tentu agak besar. Tanah memanaskan udara di atasnya (dalam kes ini, pemindahan haba berlaku melalui konduksi). Udara panas mengembang (ketumpatannya berkurangan) dan bergerak ke atas. Apabila ia melalui pakaian basah, molekul udara berlanggar dengan molekul air di dalam pakaian. Molekul air bergerak lebih pantas. Oleh kerana ia bergerak lebih pantas, tenaga kinetik molekul air meningkat. Molekul air yang bergerak pantas berlanggar dengan molekul air lain. Oleh kerana ia sentiasa berlanggar dengan molekul udara, molekul air bergerak lebih pantas (tenaga kinetiknya meningkat).
Sebaik sahaja kelajuan atau tenaga kinetiknya mencapai nilai tertentu, molekul air yang bergerak pantas boleh melepaskan diri daripada tarikan antara molekul dan bertukar menjadi wap… Tenaga kinetik molekul air atau molekul udara berkait rapat dengan suhu. Jika tenaga kinetik molekul air besar, maka pada masa yang sama suhu air juga tinggi. Atau sebaliknya, apabila suhu air tinggi, tenaga kinetik molekul air mestilah besar. Tenaga kinetik juga berkaitan dengan kelajuan. Semakin besar tenaga kinetik molekul, semakin besar kelajuan molekul tersebut. Atau sebaliknya, semakin besar kelajuan molekul, semakin besar tenaga kinetik molekul tersebut.
Bagaimana pula dengan air panas? Air panas mempunyai suhu yang tinggi. Oleh kerana suhu air tinggi, molekul air di dalam air mempunyai tenaga kinetik purata yang besar. Oleh kerana tenaga kinetik purata molekul air adalah besar, banyak molekul air mempunyai kelajuan yang tinggi (banyak molekul air bergerak dengan cepat). Molekul air yang mempunyai kelajuan tinggi boleh terlepas daripada daya tarikan antara molekul dan bertukar menjadi wap. Hanya molekul air dengan kelajuan tinggi (molekul air dengan tenaga kinetik yang besar) terlepas ke dalam wap, manakala molekul air dengan kelajuan rendah (molekul air dengan tenaga kinetik kecil) tidak bertukar menjadi wap. Oleh itu, apabila molekul air dengan kelajuan tinggi berubah menjadi wap, tenaga kinetik purata molekul air yang kekal bersama menjadi lebih kecil. Semakin kecil tenaga kinetik purata, semakin rendah suhu air (air menjadi lebih sejuk). Berdasarkan penerangan ringkas ini, boleh dikatakan bahawa penyejatan adalah proses penyejukan.
Proses penyejukan yang disebabkan oleh penyejatan adalah kejadian biasa dalam kehidupan seharian. Apabila udara agak panas, badan menyerap banyak haba. Untuk mengekalkan suhu badan yang malar, badan biasanya melepaskan haba melalui peluh. Oleh kerana peluh menerima haba tambahan daripada matahari dan udara di sekeliling, tenaga kinetik molekul peluh meningkat. Oleh kerana tenaga kinetik molekul peluh meningkat, kelajuan molekul peluh juga meningkat. Molekul peluh bertukar menjadi wap. Apabila peluh menyejat, badan terasa sejuk. Berikut adalah contoh lain... Biasanya selepas mandi, badan kita terasa sejuk. Ini kerana air yang melekat pada permukaan kulit mengalami penyejatan.
Proses penyejatan yang diterangkan di atas berlaku setiap hari. Air laut, air tasik dan air sungai juga boleh meruap…
Tekanan Wap
Apa yang dimaksudkan dengan wap di sini ialah wap air. Perhatikan gambar. Sebuah bekas tertutup yang berisi air (anggapkan udara di dalam bekas telah dikeluarkan). Menurut teori kinetik, molekul air sentiasa bergerak. Semasa bergerak, molekul air mempunyai kelajuan dan tenaga kinetik. Molekul air yang mempunyai kelajuan dan tenaga kinetik yang mencukupi boleh terlepas daripada daya tarikan antara molekul air dan bertukar menjadi wap... Proses yang sama berlaku kepada molekul air di dalam bekas di sebelahnya. Seiring berjalannya waktu, semakin banyak molekul air bertukar menjadi wap. Oleh kerana bekas tertutup, molekul air yang telah bertukar menjadi wap tidak dapat terlepas ke atmosfera (molekul terperangkap di dalam bekas). Bilangan molekul air yang bertukar menjadi wap adalah cukup besar sehingga terdapat kemungkinan perlanggaran antara molekul dan dinding bekas.
Sebahagian daripada molekul yang menghentam dinding bekas akan dipantulkan kembali ke permukaan air dan bergabung untuk membentuk air. Proses ini berulang secara berterusan. Seiring berjalannya waktu, semakin banyak molekul air akan berubah menjadi wap (berubah dari cecair ke wap). Pada masa yang sama, sebahagian daripada molekul yang menghentam dinding bekas akan berubah kembali menjadi air (berubah dari wap ke cecair). Jika bilangan molekul yang berubah dari cecair ke wap adalah sama dengan bilangan molekul yang berubah dari wap ke cecair, maka keseimbangan akan berlaku. Apabila keseimbangan berlaku, bahagian atas bekas yang mengandungi wap dikatakan tepu… Tekanan wap di kawasan tepu dikenali sebagai Tekanan wap tepu.
Perubahan daripada cecair kepada wap dipanggil penyejatan. Perubahan daripada wap kepada cecair dipanggil pemeluwapan. Perhatikan bahawa tekanan wap tepu hanya bergantung pada suhu dan bukan pada isipadu. Apabila suhu air meningkat, tenaga kinetik molekul air juga meningkat.
Tenaga kinetik molekul air meningkat sehingga kelajuan molekul air mesti meningkat. Dengan cara ini, semakin banyak molekul dengan kelajuan tinggi akan bertukar menjadi wap (berubah keadaan dari cecair ke wap). Oleh kerana isipadu bekas adalah tetap, tekanan wap hanya bergantung pada bilangan molekul (N) dan kelajuan (v).
Lebih banyak molekul (semakin besar N) yang bertukar menjadi wap dan lebih tinggi kelajuan molekul-molekul ini (semakin besar v), lebih banyak tekanan wap meningkat. Oleh itu, keseimbangan akan berlaku pada tekanan wap yang lebih tinggi. Oleh itu, tekanan wap tepu juga akan meningkat. Tekanan wap tepu hanya wujud apabila keseimbangan dicapai. Berikut menunjukkan perubahan tekanan wap tepu air dengan suhu.
Tekanan wap bergantung pada isipadu, tetapi tekanan wap tepu tidak. Jika isipadu bekas meningkat atau menurun, keseimbangan akhirnya akan tercapai. Ilustrasi di atas hanyalah untuk membimbing anda memahami tekanan wap tepu yang berlaku di atmosfera. Perbezaannya ialah, dalam ilustrasi sebelumnya, kita menganggap tiada udara di bahagian bekas yang tidak mengandungi air. Oleh itu, bahagian bekas yang tidak mengandungi air hanya diduduki oleh wap air. Sebaliknya, permukaan Bumi sentiasa dipenuhi dengan udara. Perlanggaran antara molekul wap dan molekul gas lain hanya memanjangkan masa yang diperlukan untuk keseimbangan mencapai keseimbangan. Walau bagaimanapun, keseimbangan akhirnya akan tercapai apabila bilangan molekul air yang bertukar menjadi wap adalah sama dengan bilangan molekul wap yang bertukar menjadi air.
