Fordampningsprosessen kan forklares ved hjelp av kinetisk teori. I likhet med gassmolekyler beveger også vannmolekyler seg. Forskjellen er at vannmolekyler ikke kan spres fordi tiltrekningen mellom molekylene fortsatt kan holde dem sammen. Omvendt er tiltrekningen mellom gassmolekylene skjør, slik at gassmolekylene ikke kan smelte sammen. Når vannmolekyler beveger seg, har de hastighet. Det finnes vannmolekyler som har høye hastigheter; det finnes også vannmolekyler som har en liten hastighet. Fordelingen av vannmolekylets hastighet ligner Maxwell-fordelingen.
Fordampning skjer når vannmolekylenes hastighet er stor nok til at tiltrekningen mellom vannmolekylene ikke klarer å holde dem sammen. I likhet med raketter som beveger seg ut i rommet, er hastigheten til en rakett stor nok til at jordens gravitasjonskraft ikke kan holde den på jorden. Merk at bare molekyler med høy hastighet kan unnslippe tiltrekningen mellom molekylene. Molekyler med lav hastighet forblir sammen som vann.
Vannmolekyler har masse og hastighet, slik at vannmolekyler har kinetisk energi (EK = 1/2 m v²). Vannmolekyler med høy hastighet har høyere kinetisk energi enn vannmolekyler med lav hastighet. Dermed kan man si at vannmolekyler som kan unnslippe tiltrekningen mellom molekylene (vannmolekyler som blir til damp) har betydelig kinetisk energi. Vanligvis øker den kinetiske energien til vannmolekylene med økende vanntemperatur. Hvis vanntemperaturen er høy nok, øker den kinetiske energien til vannmolekylene; dermed vil mer vann bli til damp. Dette stemmer overens med forskningsresultater som viser at fordampningshastigheten vanligvis er høyere ved høye temperaturer.
Når vi tørker våte klær i solen, absorberer de våte klærne varmen som avgis fra solen. Tilførselen av energi fra solen fører til at den kinetiske energien til vannmolekylene i klærne øker. Fordi den kinetiske energien øker, beveger vannmolekylene seg raskere (hastigheten til vannmolekylene øker). Etter at hastigheten eller den kinetiske energien når en bestemt verdi, kan vannmolekylene unnslippe tiltrekningen mellom vannmolekylene og deretter bli til damp. Vær oppmerksom på at tørking av våte klær ikke bare påvirkes av tilførselen av varme fra solen. Våte klær kan også tørke ut på grunn av den ekstra varmen fra den varme luften rundt klærne (varme beveger seg ved ledning fra luft til våte klær).
På en varm dag blir bakken varmere. Landet varmer opp luften over seg (i dette tilfellet varmeoverføring ved konduksjon). Varm luft utvider seg (tettheten avtar) og beveger seg oppover. Når vannmolekyler passerer våte klær, hamrer de vannmolekyler inn i klærne. Vannmolekyler beveger seg raskere, og den kinetiske energien til vannmolekylene øker. Vannmolekyler som beveger seg raskt, treffer andre vannmolekyler. Fordi de hamres kontinuerlig av luftmolekyler, beveger vannmolekylene seg raskere (den kinetiske energien øker). Når hastigheten eller den kinetiske energien når en bestemt verdi, kan de raskt bevegelige vannmolekylene unnslippe tiltrekningen mellom molekylene og bli til damp. Den kinetiske energien til vannmolekyler eller vannmolekyler er nært knyttet til temperaturen. Hvis den kinetiske energien til vannmolekylene er stor, er vanntemperaturen samtidig høy. Eller omvendt, når vanntemperaturen er høy, må den kinetiske energien til vannmolekylene være stor. Kinetisk energi er også relatert til hastighet. Jo høyere kinetisk energi til molekylet er, desto høyere er molekylets hastighet. Eller omvendt, jo høyere molekylets hastighet er, desto høyere er molekylets kinetiske energi.
Hva med varmt vann? Varmt vann har høy temperatur. På grunn av den høye vanntemperaturen har molekylene i vannet en ganske gjennomsnittlig kinetisk energi. På grunn av den betydelige gjennomsnittlige kinetiske energien til vannmolekylene, har mange vannmolekyler høye hastigheter. Vannmolekyler har høy hastighet og kan unnslippe tiltrekningskraften mellom molekylene og bli til damp. Vannmolekyler med lav hastighet (vannmolekyler med liten kinetisk energi) blir ikke til damp. Når vannmolekyler med høy hastighet blir til damp, blir den gjennomsnittlige kinetiske energien til vannmolekylene derfor mindre. Jo mindre gjennomsnittlig kinetisk energi, desto lavere er vanntemperaturen. Basert på denne korte beskrivelsen kan man si at fordampning er en avkjølingsprosess.
Avkjølingsprosessen på grunn av fordampning oppleves alltid i hverdagen. Når luften er varm nok, absorberes mye varme av kroppen. For å holde kroppstemperaturen konstant, frigjør kroppen vanligvis varme gjennom svette. Fordi svette får ekstra varme fra solen og den omkringliggende luften, øker den kinetiske energien til svettevannmolekylene. Fordi når den kinetiske energien til svettevannmolekylene øker, øker hastigheten til svettevannmolekylene. Svettemolekyler blir til damp. Når svette fordamper, føles kroppen kjølig.
Vanligvis føles kroppen kjølig etter et bad. Dette er fordi vannet som fester seg til hudoverflaten fordamper.
Fordampningsprosessen som er beskrevet tidligere skjer alltid hver dag. Sjøvann, innsjøvann og elvevann kan også fordampe.
Damptrykk
Det som menes med damp her er vanndamp. Se på figuren. En lukket beholder fylt med vann (antar at luften inne i beholderen er fjernet). I følge kinetisk teori beveger vannmolekyler seg alltid. Når de beveger seg, har vannmolekyler bevegelseshastighet og energi. Vannmolekyler som har hastighet og stor kinetisk energi for å unnslippe tiltrekningskraften mellom vannmolekylene og bli til damp.
Den samme prosessen skjer i vannmolekyler i en beholder. Etter hvert som tiden går, blir flere og flere vannmolekyler til damp. Fordi beholderen er lukket, kan ikke vannmolekylene som har blitt til damp slippe ut i atmosfæren (molekylene er fanget i beholderen). Mengden vannmolekyler som blir til damp er ganske stor, så det er en mulighet for kollisjoner mellom molekylene med beholderens vegger.
Noen molekyler som banker mot veggene i beholderen vil bli reflektert mot vannoverflaten og smelte sammen med vannet. Denne prosessen gjentar seg kontinuerlig. Etter hvert som tiden går, blir flere og flere vannmolekyler til damp (og går fra væske til damp). Samtidig vil noen av molekylene som krasjer inn i veggene i beholderen igjen bli til vann (og går fra damp til væske). Hvis antallet molekyler som går fra væske til damp er lik antallet molekyler som går fra damp til væske, vil det være en balanse. Når det oppstår en balanse, sies toppen av beholderen som inneholder gassen å være mettet. Damptrykket i det mettede området er kjent som det mettede damptrykket.
Formendringen fra væske til damp kalles fordampning. Formendringen fra damp til væske kalles imidlertid kondensasjon. Merk at mettet damptrykk utelukkende avhenger av temperatur og ikke av volum. Hvis vanntemperaturen øker, øker den kinetiske energien til vannmolekylene.
Den kinetiske energien til vannmolekylene øker, slik at hastigheten til vannmolekylene må øke. Dermed vil flere og flere høyhastighetsmolekyler bli til damp (og endre seg fra væske til damp). Fordi beholderens volum er fast, avhenger damptrykket utelukkende av antall molekyler (N) og hastighet (v).
Jo flere molekyler som blir til damp og jo høyere molekylenes hastighet er, desto høyere blir også damptrykket. Dermed vil balansen oppstå ved høyere damptrykk. Derfor er også mettet damptrykk høyere. Mettet damptrykk eksisterer bare når det oppstår balanse.
Damptrykket avhenger av volum, men mettet damptrykk avhenger ikke av volum. Hvis volumet av beholderen øker eller reduseres, vil det oppstå en balanse. Illustrasjonen ovenfor ønsker bare at du skal forstå det mettede damptrykket som oppstår i atmosfæren. Forskjellen er at i det forrige eksemplet antar vi at det ikke er vann i den delen av beholderen som ikke inneholder vann. Derfor er den delen av tanken som ikke inneholder vann, kun okkupert av vanndamp. På den annen side er jordoverflaten alltid fylt med luft. Kollisjonen mellom dampmolekyler og andre gassmolekyler forlenger bare balansen. Imidlertid vil det på et tidspunkt være en balanse hvis antallet vannmolekyler som blir til damp er lik antallet dampmolekyler som blir til vann.
