Proces odparovania možno vysvetliť pomocou kinetickej teórie. Rovnako ako molekuly plynu, aj molekuly vody sa pohybujú. Rozdiel je v tom, že molekuly vody sa nemôžu rozptýliť, pretože príťažlivosť medzi molekulami ich stále drží pohromade. Naopak, príťažlivosť medzi molekulami plynu je krehká, takže molekuly plynu sa nemôžu spojiť. Pri pohybe majú molekuly vody rýchlosť. Existujú molekuly vody, ktoré majú vysoké rýchlosti; existujú aj molekuly vody, ktoré majú malú rýchlosť. Rozloženie rýchlosti molekuly vody sa podobá Maxwellovmu rozdeleniu.
K odparovaniu dochádza, keď je rýchlosť molekúl vody dostatočne veľká na to, aby ich príťažlivosť medzi molekulami vody nedokázala udržať pohromade. Podobne ako rakety pohybujúce sa vo vesmíre, aj rýchlosť rakety je dostatočne veľká na to, aby ju gravitačná sila Zeme nedokázala udržať na Zemi. Treba poznamenať, že príťažlivosti medzi molekulami sa môžu vyhnúť iba molekuly s veľkými rýchlosťami. Molekuly s malými rýchlosťami zostávajú pohromade ako voda.
Molekuly vody majú hmotnosť a rýchlosť, takže molekuly vody majú kinetickú energiu (EK = 1/2 m v2). Molekuly vody s vysokou rýchlosťou majú vyššiu kinetickú energiu ako molekuly vody s nízkou rýchlosťou. Dá sa teda konštatovať, že molekuly vody, ktoré sa dokážu vyhnúť príťažlivej sile medzi molekulami (molekuly vody, ktoré sa premieňajú na paru), majú značnú kinetickú energiu. Kinetická energia molekúl vody sa zvyčajne zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou vody. Ak je teplota vody dostatočne vysoká, kinetická energia molekúl vody sa zvyšuje; preto sa viac vody premení na paru. To je v súlade s výsledkami výskumu, ktorý ukazuje, že rýchlosť odparovania je zvyčajne vyššia pri vysokých teplotách.
Keď sušíme mokré oblečenie na slnku, absorbuje teplo vyžarované slnkom. Pridanie energie zo slnka spôsobuje zvýšenie kinetickej energie molekúl vody v oblečení. Pretože sa kinetická energia zvyšuje, molekuly vody sa pohybujú rýchlejšie (rýchlosť molekúl vody sa zvyšuje). Keď rýchlosť alebo kinetická energia dosiahne určitú hodnotu, molekuly vody sa môžu vymaniť z príťažlivosti medzi molekulami vody a potom sa premeniť na paru. Upozorňujeme, že sušenie mokrého oblečenia nie je ovplyvnené len pridaním tepla zo slnka. Mokré oblečenie môže tiež vyschnúť kvôli dodatočnému teplu z teplého vzduchu okolo oblečenia (teplo sa prenáša vedením zo vzduchu na mokré oblečenie).
Počas horúceho dňa sa zem zahrieva viac. Pôda ohrieva vzduch nad ňou (v tomto prípade prenos tepla vedením). Horúci vzduch sa rozpína (hustota sa znižuje) a pohybuje sa nahor. Pri prechode mokrého oblečenia molekuly vody narážajú na molekuly vody vo vnútri oblečenia. Molekuly vody sa pohybujú rýchlejšie, kinetická energia molekúl vody sa zvyšuje. Molekuly vody, ktoré sa rýchlo pohybujú, narážajú na iné molekuly vody. Pretože sú neustále narážané molekulami vzduchu, molekuly vody sa pohybujú rýchlejšie (kinetická energia sa zvyšuje). Keď rýchlosť alebo kinetická energia dosiahne určitú hodnotu, rýchlo sa pohybujúce molekuly vody sa môžu vyhnúť príťažlivosti medzi molekulami a premeniť sa na paru. Kinetická energia molekúl vody úzko súvisí s teplotou. Ak je kinetická energia molekúl vody veľká, potom je zároveň teplota vody vysoká. Alebo naopak, keď je teplota vody vysoká, kinetická energia molekúl vody musí byť veľká. Kinetická energia tiež súvisí s rýchlosťou. Čím vyššia je kinetická energia molekuly, tým vyššia je rýchlosť molekuly. Alebo naopak, čím vyššia je rýchlosť molekuly, tým vyššia je kinetická energia molekuly.
A čo horúca voda? Horúca voda má vysokú teplotu. Kvôli vysokej teplote vody majú molekuly vo vode pomerne priemernú kinetickú energiu. Kvôli značnej priemernej kinetickej energii molekúl vody má mnoho molekúl vody vysokú rýchlosť. Molekuly vody majú vysokú rýchlosť a môžu uniknúť príťažlivej sile medzi molekulami a premeniť sa na paru. Molekuly vody s nízkou rýchlosťou (molekuly vody s malou kinetickou energiou) sa na paru nepremenia. Keď sa teda molekuly vody s vysokou rýchlosťou premenia na paru, priemerná kinetická energia molekúl vody sa zmenší. Čím menšia je priemerná kinetická energia, tým nižšia je teplota vody. Na základe tohto stručného opisu možno konštatovať, že odparovanie je proces ochladzovania.
Proces ochladzovania v dôsledku odparovania sa v každodennom živote neustále vyskytuje. Keď je vzduch dostatočne horúci, telo absorbuje veľa tepla. Aby si telo udržalo konštantnú telesnú teplotu, zvyčajne uvoľňuje teplo potením. Pretože pot získava dodatočné teplo zo slnka a okolitého vzduchu, kinetická energia molekúl potnej vody sa zvyšuje. So zvyšujúcou sa kinetickou energiou molekúl potnej vody sa zvyšuje aj rýchlosť molekúl potnej vody. Molekuly potu sa premieňajú na paru. Keď sa pot odparuje, telo sa cíti chladné.
Po kúpeli sa naše telo zvyčajne cíti chladné. Je to preto, že voda prichytená na povrchu pokožky prechádza procesom odparovania.
Proces vyparovania, ktorý bol opísaný vyššie, prebieha každý deň. Vyparovať sa môže aj morská voda, jazerná voda a riečna voda.
Tlak vodnej pary
Pod pojmom para sa tu myslí vodná para. Všimnite si obrázok. Uzavretá nádoba naplnená vodou (predpokladajme, že vzduch vo vnútri nádoby bol odstránený). Podľa kinetickej teórie sa molekuly vody vždy pohybujú. Pri pohybe majú molekuly vody pohybovú rýchlosť a energiu. Molekuly vody, ktoré majú rýchlosť a veľkú kinetickú energiu, uniknú príťažlivej sile medzi molekulami vody a premenia sa na paru.
Rovnaký proces prebieha v molekulách vody v nádobe. Postupom času sa stále viac a viac molekúl vody premieňa na paru. Pretože je nádoba uzavretá, molekuly vody, ktoré sa premenili na paru, nemôžu uniknúť do atmosféry (molekuly sú zachytené v nádobe). Množstvo molekúl vody, ktoré sa premenia na paru, je pomerne veľké, takže existuje možnosť zrážok medzi molekulami so stenami nádoby.
Niektoré molekuly, ktoré narážajú do stien nádoby, sa odrážajú smerom k hladine vody a zlučujú sa s ňou. Tento proces sa neustále opakuje. Postupom času sa stále viac a viac molekúl vody premieňa na paru (z kvapaliny na paru). Zároveň sa niektoré molekuly, ktoré narážajú do stien nádoby, opäť premieňajú na vodu (z pary na kvapalinu). Ak je počet molekúl prechádzajúcich z kvapaliny na paru rovný počtu molekúl, ktoré prechádzajú z pary na kvapalinu, dôjde k rovnováhe. Keď dôjde k rovnováhe, hovoríme, že vrch nádoby obsahujúcej plyn je nasýtený. Tlak pary v nasýtenej oblasti sa nazýva tlak nasýtených pár.
Zmena skupenstva z kvapaliny na paru sa nazýva vyparovanie. Zmena skupenstva z pary na kvapalinu sa však nazýva kondenzácia. Treba poznamenať, že tlak nasýtenej pary závisí výlučne od teploty a nie od objemu. Ak sa teplota vody zvýši, kinetická energia molekúl vody sa zvýši.
Kinetická energia molekúl vody sa zvyšuje, takže sa musí zvyšovať aj ich rýchlosť. Preto sa stále viac a viac vysokorýchlostných molekúl premení na paru (z kvapaliny na paru). Keďže objem nádoby je nemenný, tlak pary závisí výlučne od počtu molekúl (N) a rýchlosti (v).
Čím viac molekúl sa premení na paru a čím vyššia je rýchlosť molekúl, tým sa zvyšuje aj tlak pary. Rovnováha teda nastane pri vyššom tlaku pary. Preto je vyšší aj tlak nasýtenej pary. Tlak nasýtenej pary existuje iba vtedy, keď dôjde k rovnováhe.
Tlak pár závisí od objemu, ale tlak nasýtených pár nezávisí od objemu. Ak sa objem nádoby zväčšuje alebo zmenšuje, dôjde k rovnováhe. Vyššie uvedená ilustrácia vám len pomôže pochopiť tlak nasýtených pár, ktorý sa vyskytuje v atmosfére. Rozdiel je v tom, že v predchádzajúcom príklade predpokladáme, že v časti nádoby, ktorá neobsahuje vodu, nie je voda. Preto časť nádrže, ktorá neobsahuje vodu, je obsadená iba vodnou parou. Na druhej strane, povrch Zeme je vždy naplnený vzduchom. Zrážka medzi molekulami pary a inými molekulami plynu iba predlžuje rovnováhu. V určitom okamihu však bude existovať rovnováha, ak sa počet molekúl vody, ktoré sa premenia na paru, rovná počtu molekúl pary, ktoré sa premenia na vodu.
