Inhalt
- Enthalpie und Phasenänderungen
- Wo speichert Wasserdampf seine Energie?
- Wie viel Energie verliert Wasserdampf?
- Keimbildung
Eine exotherme Reaktion gibt Wärmeenergie ab. Kondensation ist der Prozess, durch den Wasserdampf in flüssiges Wasser verwandelt wird. Dies tritt typischerweise auf, wenn Wasserdampfmoleküle mit kühleren Molekülen in Kontakt kommen. Dadurch verlieren die Wasserdampfmoleküle etwas Energie als Wärme. Sobald genug Energie verloren geht, verwandelt sich der Wasserdampf in Flüssigkeit.
Enthalpie und Phasenänderungen
Die Enthalpie beschreibt die Veränderung der Energie eines Systems. Im Falle von Wasser ist das "System" das Wasser selbst. Unter Enthalpie versteht man bei konstantem Druck Wärmeveränderungen. Ein exothermer Prozess beinhaltet eine negative Änderung der Enthalpie oder einen Wärmeverlust. Wenn Wasserdampf zu Flüssigkeit kondensiert, verliert er Energie in Form von Wärme. Daher ist dieser Prozess exotherm.
Wo speichert Wasserdampf seine Energie?
Energie existiert in einer Verbindung auf verschiedene Arten. Moleküle können unterschiedliche Mengen und Arten von kinetischer Energie aufweisen. Die kinetische Energie der Schwingung und Rotation manifestiert sich, wenn sich Moleküle biegen und drehen. Translationale kinetische Energie ist die Kraft, die ein ganzes Molekül bewegt. In Flüssigkeiten und Festkörpern können die Moleküle auch miteinander interagieren, um intermolekulare Bindungen zu bilden. In einem Gas wird angenommen, dass die Kraft dieser intermolekularen Bindungen Null ist. Die Energie in Wasserdampf ist eine translatorische kinetische Energie, die von der Temperatur abhängt. Mit abnehmender Temperatur wird die kinetische Energie in Wärme umgewandelt. Schließlich sind die intermolekularen Bindungen stark genug, um den Zustand des Wasserdampfs in Flüssigkeit umzuwandeln.
Wie viel Energie verliert Wasserdampf?
Wenn sich ein Stoff von einer Flüssigkeit in ein Gas umwandelt, benötigt er Energie, die der Verdampfungsenthalpie entspricht. Um diesen Prozess umzukehren, gibt das System so viel Energie ab. Die Verdampfungsenthalpie des Wassers beträgt bei 25 Grad Celsius etwa 44 Kilojoule pro Mol. Dies bedeutet, dass jedes Mol Wasser 44 Kilojoule benötigt, um bei 25 Grad Celsius in Dampf umgewandelt zu werden. Dies ist auch die Energiemenge, die Wasser abgibt, wenn es bei dieser Temperatur kondensiert.
Keimbildung
Wasserdampf benötigt eine physikalische Stelle, damit Kondensation auftritt. Einzelne Moleküle von Wasserdampf kondensieren nicht ohne ausreichend große Partikel, an die sie gebunden werden können. Um einen Ort für die Kondensation zu schaffen, muss die Luft mit Wasserdampf gesättigt sein und größere Partikel enthalten. Diese größeren Partikel können Mineralien oder ausreichend große Tröpfchen sein. Sobald ein Wasserdampfmolekül mit einem größeren Molekül in Kontakt kommt, das als Keimbildungsstelle dient, kann es Wärme abgeben und zu flüssigem Wasser kondensieren.