Buharlaşma süreci kinetik teori kullanılarak açıklanabilir. Gaz molekülleri gibi su molekülleri de hareket eder. Fark şudur ki, su molekülleri arasındaki çekim kuvveti onları bir arada tutabildiği için dağılamazlar. Buna karşılık, gaz molekülleri arasındaki çekim kuvveti zayıftır, bu nedenle gaz molekülleri birleşemez. Hareket halindeyken su moleküllerinin hızı vardır. Yüksek hızlara sahip su molekülleri olduğu gibi, düşük hızlara sahip su molekülleri de vardır. Su molekülünün hız dağılımı Maxwell dağılımına benzer.
Buharlaşma, su moleküllerinin hızı, moleküller arasındaki çekim kuvvetinin onları bir arada tutamayacak kadar büyük olduğunda meydana gelir. Uzaya fırlatılan roketlere benzer şekilde, bir roketin hızı, Dünya'nın yerçekimi kuvvetinin onu Dünya'da tutamayacak kadar büyüktür. Sadece yüksek hızlara sahip moleküllerin moleküller arasındaki çekim kuvvetinden kurtulabileceğini unutmayın. Düşük hızlara sahip moleküller su gibi bir arada kalır.
Su moleküllerinin kütlesi ve hızı vardır, dolayısıyla su moleküllerinin kinetik enerjisi bulunur (EK = 1/2 m v2). Yüksek hızlı su molekülleri, düşük hızlı su moleküllerine göre daha yüksek kinetik enerjiye sahiptir. Bu nedenle, moleküller arasındaki çekimden kurtulabilen (buhara dönüşen) su moleküllerinin önemli bir kinetik enerjiye sahip olduğu söylenebilir. Genellikle, su moleküllerinin kinetik enerjisi su sıcaklığı arttıkça artar. Su sıcaklığı yeterince yüksekse, su moleküllerinin kinetik enerjisi artar; dolayısıyla daha fazla su buhara dönüşür. Bu durum, buharlaşma oranının genellikle yüksek sıcaklıklarda daha yüksek olduğunu gösteren araştırma sonuçlarıyla tutarlıdır.
Islak kıyafetleri güneşte kuruttuğumuz zaman, ıslak kıyafetler güneşten yayılan ısıyı emer. Güneşten gelen enerjinin eklenmesi, giysilerdeki su moleküllerinin kinetik enerjisinin artmasına neden olur. Kinetik enerji arttığı için su molekülleri daha hızlı hareket eder (su moleküllerinin hızı artar). Hız veya kinetik enerji belirli bir değere ulaştıktan sonra, su molekülleri arasındaki çekimden kurtulabilir ve buhara dönüşebilir. Islak kıyafetlerin kuruması sadece güneşten gelen ısının eklenmesiyle değil, aynı zamanda kıyafetlerin etrafındaki sıcak havadan gelen ek ısı nedeniyle de kuruyabilir (ısı, havadan ıslak kıyafetlere iletim yoluyla geçer).
Sıcak bir günde, toprak ısınır. Toprak, üzerindeki havayı ısıtır (bu durumda, iletim yoluyla ısı transferi gerçekleşir). Sıcak hava genleşir (yoğunluk azalır) ve yukarı doğru hareket eder. Islak giysilerin üzerinden geçerken, su molekülleri giysilerin içindeki su moleküllerine çarpar. Su molekülleri daha hızlı hareket eder, su moleküllerinin kinetik enerjisi artar. Hızlı hareket eden su molekülleri diğer su moleküllerine çarpar. Hava molekülleri tarafından sürekli olarak çarpıldığı için, su molekülleri daha hızlı hareket eder (kinetik enerji artar). Hız veya kinetik enerji belirli bir değere ulaştığında, hızlı hareket eden su molekülleri moleküller arasındaki çekimden kurtulabilir ve buhara dönüşebilir. Su moleküllerinin veya su moleküllerinin kinetik enerjisi sıcaklıkla yakından ilişkilidir. Su moleküllerinin kinetik enerjisi büyükse, aynı zamanda su sıcaklığı da yüksektir. Veya tam tersi, su sıcaklığı yüksek olduğunda, su moleküllerinin kinetik enerjisi de büyük olmalıdır. Kinetik enerji aynı zamanda hızla da ilişkilidir. Molekülün kinetik enerjisi ne kadar yüksekse, molekülün hızı da o kadar yüksek olur. Ya da tam tersine, molekülün hızı ne kadar yüksekse, molekülün kinetik enerjisi de o kadar yüksek olur.
Peki ya sıcak su? Sıcak suyun sıcaklığı yüksektir. Suyun yüksek sıcaklığı nedeniyle, sudaki moleküllerin ortalama kinetik enerjisi oldukça yüksektir. Su moleküllerinin önemli ortalama kinetik enerjisi nedeniyle, birçok su molekülü yüksek hızlara sahiptir. Su molekülleri yüksek hıza sahip oldukları için moleküller arasındaki çekim kuvvetinden kurtulabilir ve buhara dönüşebilirler. Düşük hızlı su molekülleri (az kinetik enerjiye sahip su molekülleri) buhara dönüşmez. Dolayısıyla, yüksek hıza sahip su molekülleri buhara dönüştüğünde, su moleküllerinin ortalama kinetik enerjisi azalır. Ortalama kinetik enerji ne kadar az olursa, su sıcaklığı da o kadar düşük olur. Bu kısa açıklamaya dayanarak, buharlaşmanın bir soğutma süreci olduğunu söyleyebiliriz.
Buharlaşma nedeniyle oluşan soğuma süreci günlük hayatta her zaman deneyimlenir. Hava yeterince sıcak olduğunda, vücut çok fazla ısı emer. Vücut sıcaklığını sabit tutmak için vücut genellikle ter yoluyla ısıyı dışarı atar. Ter, güneşten ve çevredeki havadan ekstra ısı aldığı için ter suyu moleküllerinin kinetik enerjisi artar. Ter suyu moleküllerinin kinetik enerjisi arttıkça, ter suyu moleküllerinin hızı da artar. Ter molekülleri buhara dönüşür. Ter buharlaştığında vücut serinler.
Genellikle banyo yaptıktan sonra vücudumuz serinler. Bunun nedeni, cildin yüzeyine yapışan suyun buharlaşma sürecinden geçmesidir.
Daha önce açıklanan buharlaşma süreci her gün mutlaka gerçekleşir. Deniz suyu, göl suyu, nehir suyu da buharlaşabilir.
Buhar basıncı
Burada buhar ile kastedilen su buharıdır. Şekle bakın. Su ile dolu kapalı bir kap (kabın içindeki havanın boşaltıldığını varsayalım). Kinetik teoriye göre, su molekülleri her zaman hareket halindedir. Hareket halindeyken, su moleküllerinin hareket hızı ve enerjisi vardır. Hızı ve büyük kinetik enerjisi olan su molekülleri, su molekülleri arasındaki çekim kuvvetinden kurtularak buhara dönüşür.
Aynı süreç bir kap içindeki su moleküllerinde de meydana gelir. Zaman geçtikçe, giderek daha fazla su molekülü buhara dönüşür. Kap kapalı olduğu için, buhara dönüşen su molekülleri atmosfere kaçamaz (moleküller kabın içinde hapsolur). Buhara dönüşen su molekülü miktarı oldukça fazladır, bu nedenle moleküllerin kabın duvarlarıyla çarpışma olasılığı vardır.
Kabın duvarlarına çarpan bazı moleküller su yüzeyine doğru yansıyacak ve suya karışacaktır. Bu süreç sürekli olarak tekrarlanır. Zamanla, giderek daha fazla su molekülü buhara dönüşür (sıvıdan buhara). Aynı zamanda, kabın duvarlarına çarpan bazı moleküller tekrar suya dönüşür (buhardan sıvıya). Sıvıdan buhara dönüşen molekül sayısı, buhardan sıvıya dönüşen molekül sayısına eşitse, bir denge oluşur. Denge oluştuğunda, gaz içeren kabın üst kısmı doymuş olarak adlandırılır. Doymuş bölgedeki buhar basıncına doymuş buhar basıncı denir.
Sıvı halden buhar haline geçişe buharlaşma denir. Ancak, buhar halinden sıvı hale geçişe yoğunlaşma denir. Doymuş buhar basıncının yalnızca sıcaklığa bağlı olduğunu ve hacme bağlı olmadığını unutmayın. Su sıcaklığı artarsa, su moleküllerinin kinetik enerjisi de artar.
Su moleküllerinin kinetik enerjisi arttığı için su moleküllerinin hızı da artmalıdır. Bu nedenle, giderek daha fazla yüksek hızlı molekül buhara dönüşür (sıvıdan buhara). Kabın hacmi sabit olduğundan, buhar basıncı yalnızca molekül sayısına (N) ve hıza (v) bağlıdır.
Moleküllerin buhara dönüşme sayısı arttıkça ve moleküllerin hızı yükseldikçe, buhar basıncı da artar. Dolayısıyla, denge daha yüksek buhar basıncında gerçekleşir. Bu nedenle, doymuş buhar basıncı da daha yüksektir. Doymuş buhar basıncı yalnızca denge oluştuğunda mevcuttur.
Buhar basıncı hacme bağlıdır, ancak doymuş buhar basıncı hacme bağlı değildir. Kabın hacmi artarsa veya azalırsa, bir denge oluşacaktır. Yukarıdaki örnek yalnızca atmosferde oluşan doymuş buhar basıncını anlamanızı amaçlamaktadır. Fark şudur ki, önceki örnekte, kabın su içermeyen kısmında su olmadığını varsaydık. Bu nedenle, tankın su tutmayan kısmı yalnızca su buharı ile doludur. Öte yandan, yeryüzü her zaman hava ile doludur. Buhar molekülleri ile diğer gaz molekülleri arasındaki çarpışmalar dengeyi yalnızca uzatır. Bununla birlikte, bir noktada, buhara dönüşen su molekülü sayısı, suya dönüşen buhar molekülü sayısına eşitse, bir denge oluşacaktır.
