Avdunstningsprocessen kan förklaras med hjälp av kinetisk teori. Precis som gasmolekyler rör sig även vattenmolekyler. Skillnaden är att vattenmolekyler inte kan spridas eftersom attraktionen mellan molekylerna fortfarande kan hålla dem samman. Omvänt är attraktionen mellan gasmolekylerna skör, så att gasmolekylerna inte kan smälta samman. När vattenmolekyler rör sig har de hastighet. Det finns vattenmolekyler som har höga hastigheter; det finns också vattenmolekyler som har en liten hastighet. Fördelningen av vattenmolekylens hastighet liknar Maxwellfördelningen.
Avdunstning sker när vattenmolekylernas hastighet är tillräckligt stor för att attraktionen mellan vattenmolekylerna inte kan hålla dem samman. I likhet med raketer som rör sig ut i rymden är en raketens hastighet tillräckligt stor för att jordens gravitationskraft inte kan hålla den kvar på jorden. Observera att endast molekyler med höga hastigheter kan undgå attraktionen mellan molekylerna. Molekyler med låga hastigheter förblir samman, precis som vatten.
Vattenmolekyler har massa och hastighet så att vattenmolekyler har kinetisk energi (EK = 1/2 m v²). Vattenmolekyler med hög hastighet har högre kinetisk energi än vattenmolekyler med låg hastighet. Man kan således konstatera att vattenmolekyler som kan undkomma attraktionen mellan molekyler (vattenmolekyler som omvandlas till ånga) har avsevärd kinetisk energi. Vanligtvis ökar vattenmolekylernas kinetiska energi med ökande vattentemperatur. Om vattentemperaturen är tillräckligt hög ökar vattenmolekylernas kinetiska energi; därmed kommer mer vatten att omvandlas till ånga. Detta överensstämmer med forskningsresultat som visar att avdunstningshastigheten vanligtvis är högre vid höga temperaturer.
När vi torkar våta kläder i solen absorberar de värmen som avges av solen. Tillförseln av energi från solen gör att vattenmolekylernas kinetiska energi i kläderna ökar. Eftersom den kinetiska energin ökar rör sig vattenmolekylerna snabbare (vattenmolekylernas hastighet ökar). När hastigheten eller den kinetiska energin når ett visst värde kan vattenmolekylerna undkomma attraktionen mellan vattenmolekylerna och sedan omvandlas till ånga. Observera att torkning av våta kläder inte bara påverkas av tillförseln av värme från solen. Våta kläder kan också torka ut på grund av den extra värmen från den varma luften runt kläderna (värme rör sig genom ledning från luft till våta kläder).
Under en varm dag blir marken varmare. Marken värmer upp luften ovanför (i detta fall värmeöverföring genom ledning). Varm luft expanderar (densiteten minskar) och rör sig uppåt. När vattenmolekyler passerar våta kläder slår de mot vattenmolekyler inuti kläderna. Vattenmolekyler rör sig snabbare, och vattenmolekylernas kinetiska energi ökar. Vattenmolekyler som rör sig snabbt träffar andra vattenmolekyler. Eftersom de kontinuerligt slås mot luftmolekyler rör sig vattenmolekylerna snabbare (den kinetiska energin ökar). När hastigheten eller den kinetiska energin når ett visst värde kan de snabbt rörliga vattenmolekylerna undkomma attraktionen mellan molekylerna och omvandlas till ånga. Den kinetiska energin hos vattenmolekyler eller vattenmolekyler är nära relaterad till temperaturen. Om vattenmolekylernas kinetiska energi är stor, är vattentemperaturen samtidigt hög. Eller vice versa, när vattentemperaturen är hög, måste vattenmolekylernas kinetiska energi vara stor. Kinetisk energi är också relaterad till hastighet. Ju högre molekylens kinetiska energi är, desto högre är molekylens hastighet. Eller omvänt, ju högre molekylens hastighet är, desto högre är molekylens kinetiska energi.
Hur är det med varmt vatten? Varmt vatten har en hög temperatur. På grund av den höga vattentemperaturen har molekylerna i vattnet en ganska genomsnittlig kinetisk energi. På grund av vattenmolekylernas avsevärda genomsnittliga kinetiska energi har många vattenmolekyler höga hastigheter. Vattenmolekyler har en hög hastighet och kan undkomma attraktionskraften mellan molekylerna och omvandlas till ånga. Vattenmolekyler med låg hastighet (vattenmolekyler med liten kinetisk energi) omvandlas inte till ånga. Således, när vattenmolekyler vars höga hastighet omvandlas till ånga, blir den genomsnittliga kinetiska energin hos vattenmolekylerna mindre. Ju mindre den genomsnittliga kinetiska energin är, desto lägre vattentemperatur. Baserat på denna korta beskrivning kan man konstatera att avdunstning är en kylningsprocess.
Kylningsprocessen på grund av avdunstning upplevs alltid i vardagen. När luften är tillräckligt varm absorberas mycket värme av kroppen. För att hålla kroppstemperaturen konstant avger kroppen vanligtvis värme genom svett. Eftersom svett får extra värme från solen och den omgivande luften ökar den kinetiska energin hos svettvattenmolekylerna. För när den kinetiska energin hos svettvattenmolekylerna ökar ökar hastigheten hos svettvattenmolekylerna. Svettmolekylerna omvandlas till ånga. När svett avdunstar känns kroppen sval.
Vanligtvis känns kroppen sval efter att ha tagit ett bad. Detta beror på att vattnet som är fäst vid hudytan genomgår en avdunstningsprocess.
Den tidigare beskrivna avdunstningsprocessen sker alltid varje dag. Havsvatten, sjövatten och flodvatten kan också avdunsta.
Ångtryck
Det som menas med ånga här är vattenånga. Observera figuren. En sluten behållare fylld med vatten (antar att luften inuti behållaren har avlägsnats). Enligt kinetisk teori rör sig vattenmolekyler alltid. När vattenmolekyler rör sig har de rörelsehastighet och energi. Vattenmolekyler som har hastighet och stor kinetisk energi för att undkomma attraktionskraften mellan vattenmolekylerna och omvandlas till ånga.
Samma process sker i vattenmolekyler i en behållare. Med tiden omvandlas fler och fler vattenmolekyler till ånga. Eftersom behållaren är stängd kan de vattenmolekyler som har omvandlats till ånga inte komma ut i atmosfären (molekylerna är instängda i behållaren). Mängden vattenmolekyler som omvandlas till ånga är ganska stor, så det finns en risk för kollisioner mellan molekylerna med behållarens väggar.
Vissa molekyler som slår mot behållarens väggar reflekteras mot vattenytan och smälter samman med vattnet. Denna process upprepas kontinuerligt. Med tiden omvandlas fler och fler vattenmolekyler till ånga (och övergår från vätska till ånga). Samtidigt omvandlas några av de molekyler som kraschar in i behållarens väggar igen till vatten (övergår från ånga till vätska). Om antalet molekyler som övergår från vätska till ånga är lika med antalet molekyler som övergår från ånga till vätska, kommer det att råda balans. När en balans uppstår sägs toppen av behållaren som innehåller gasen vara mättad. Ångtrycket i det mättade området kallas det mättade ångtrycket.
Formförändringen från vätska till ånga kallas avdunstning. Formförändringen från ånga till vätska kallas dock kondensation. Observera att mättat ångtryck enbart beror på temperaturen och inte på volymen. Om vattentemperaturen ökar ökar vattenmolekylernas kinetiska energi.
Vattenmolekylernas kinetiska energi ökar så att vattenmolekylernas hastighet måste öka. Således kommer fler och fler höghastighetsmolekyler att omvandlas till ånga (och övergå från vätska till ånga). Eftersom behållarens volym är fast beror ångtrycket enbart på antalet molekyler (N) och hastigheten (v).
Ju fler molekyler som omvandlas till ånga och ju högre molekylernas hastighet är, desto högre blir även ångtrycket. Således kommer balansen att uppstå vid högre ångtryck. Därför är även mättat ångtryck högre. Mättat ångtryck existerar endast när balans uppstår.
Ångtrycket beror på volymen, men mättat ångtryck beror inte på volymen. Om behållarens volym ökar eller minskar kommer en balans att uppstå. Illustrationen ovan vill bara att du ska förstå det mättade ångtrycket som uppstår i atmosfären. Skillnaden är att i föregående exempel antar vi att det inte finns något vatten i den del av behållaren som inte innehåller vatten. Därför är den del av tanken som inte innehåller vatten endast upptagen av vattenånga. Å andra sidan är jordens yta alltid fylld med luft. Kollisionen mellan ångmolekyler och andra gasmolekyler förlänger bara balansen. Men vid någon tidpunkt kommer det att bli en balans om antalet vattenmolekyler som omvandlas till ånga är lika med antalet ångmolekyler som omvandlas till vatten.
