Por qué la condensación es exotérmica

Una reacción exotérmica emite energía térmica. La condensación es el proceso por el cual el vapor de agua se convierte en agua líquida. Esto ocurre típicamente cuando las moléculas de vapor de agua entran en contacto con las moléculas más frías. Esto hace que las moléculas de vapor de agua pierdan algo de energía en forma de calor. Una vez que se pierde suficiente energía, el vapor de agua cambia de estado a líquido.

Entalpía y cambios de fase

La entalpía describe el cambio de energía de un sistema. En el caso del agua, el "sistema" es el agua misma. A una presión constante, la entalpía se refiere a cambios en el calor. Un proceso exotérmico implica un cambio negativo en la entalpía o una pérdida de calor. A medida que el vapor de agua se condensa en líquido, pierde energía en forma de calor. Por lo tanto, este proceso es exotérmico.

¿Dónde almacena el vapor de agua su energía?

La energía existe dentro de un compuesto de varias maneras. Las moléculas pueden tener diferentes cantidades y tipos de energía cinética. La energía cinética de rotación y vibración se manifiesta cuando las moléculas se doblan y giran. La energía cinética traslacional es la fuerza que mueve toda una molécula. En líquidos y sólidos, las moléculas también pueden interactuar entre sí para formar enlaces intermoleculares. En un gas, se supone que la fuerza de estos enlaces intermoleculares es cero. La energía en el vapor de agua es energía cinética traslacional, y depende de la temperatura. A medida que la temperatura disminuye, la energía cinética se disipa en el calor. Eventualmente, los enlaces intermoleculares son lo suficientemente fuertes como para cambiar el estado del vapor de agua a líquido.

¿Cuánta energía pierde el vapor de agua?

Cuando una sustancia se transforma de líquida a gaseosa, requiere energía igual a la entalpía de la vaporización. Para revertir este proceso, el sistema emitirá esa cantidad de energía. La entalpía de vaporización del agua es de aproximadamente 44 kilojulios por mol a 25 grados centígrados. Esto significa que cada mol de agua requiere 44 kilojulios para convertirse en vapor a 25 grados centígrados. Esta es también la cantidad de energía que el agua emitirá cuando se condense a esa temperatura.

Nucleación

El vapor de agua necesita un lugar físico para que se produzca la condensación. Las moléculas individuales de vapor de agua no se condensarán sin partículas suficientemente grandes a las que puedan adherirse. Para proporcionar un sitio para la condensación, el aire debe estar saturado con vapor de agua y debe tener partículas más grandes en él. Estas partículas más grandes pueden ser minerales o gotas suficientemente grandes. Una vez que una molécula de vapor de agua entra en contacto con una molécula más grande que sirve como sitio de nucleación, puede liberar calor y condensarse en agua líquida.

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