Warum wird Wasser zu Wasserdampf?

Wassermoleküle haben Anziehungskräfte zwischen sich und bilden den flüssigen Zustand.

Beginnen Sie zunächst mit einem Behälter mit Wasserflüssigkeit und einem Vakuum über der Wasserflüssigkeit.
Dieser Behälter und das Wasser darin werden auf einer konstanten Temperatur gehalten.

Einige der Wasserflüssigkeitsmoleküle haben genug kinetische Energie, um die Anziehungskraft ihrer benachbarten Wasserflüssigkeitsmoleküle zu überwinden und von der Wasserflüssigkeitsoberfläche zu entkommen und zu Wasserdampf zu werden.
Es gibt eine Nettomigration, wobei Wasserflüssigkeitsmoleküle zu Wasserdampfmolekülen werden.

Mit der Zeit nimmt die Anzahl der Wasserdampfmoleküle zu, aber einige dieser Wasserdampfmoleküle treffen auf die Wasseroberfläche und werden Teil der Wasserflüssigkeit.

Schließlich gibt es genügend Wasserdampfmoleküle und es stellt sich ein dynamisches Gleichgewicht ein, bei dem die Geschwindigkeit, mit der flüssiges Wasser in Wasserdampf umgewandelt wird, genau gleich der Geschwindigkeit ist, mit der Wasserdampf in flüssiges Wasser umgewandelt wird.

Der Druck des Wasserdampfes, wenn diese Bedingung erfüllt ist, wird als Sättigungsdampfdruck bezeichnet.

Eine Erhöhung der Temperatur bedeutet, dass die durchschnittliche kinetische Energie der Wassermoleküle zunimmt und damit die Wahrscheinlichkeit, dass eine Wasserflüssigkeit aus der Flüssigkeitsoberfläche austritt, erhöht wird.
Die Rate, mit der Wasserflüssigkeit in Wasserdampf umgewandelt wird, nimmt also zu.
Für eine gewisse Zeit findet eine Nettomigration von flüssigem Wasser zu Wasserdampf statt, bis die Zunahme der Dichte des Wasserdampfs ausreicht, um ein neues dynamisches Gleichgewicht aufzubauen.
Der Sättigungsdampfdruck steigt mit steigender Temperatur.

Eine Erhöhung der Temperatur erhöht somit den Sättigungsdampfdruck, bis eine Temperatur erreicht wird, bei der die Dichte des Dampfes gleich der Dichte der Flüssigkeit ist.
Die Grenze (Oberfläche) zwischen der Flüssigkeit und dem Dampf verschwindet und Sie haben nur eine Phase.
Diese Temperatur wird als kritische Temperatur bezeichnet und hier ist ein Video, das diesen Effekt zeigt .
Wasserflüssigkeit existiert nicht oberhalb seiner kritischen Temperatur von$374\,^\circ \rm c$

Stellen Sie sich nun eine Situation vor, in der Wasser und Luft vorhanden sind und das gesamte System auf konstanter Temperatur und konstantem Druck gehalten wird.

Wieder entweichen Wasserflüssigkeitsmoleküle, um Wasserdampf zu bilden.
Die Dichte der Wasserdampfmoleküle in der Luft nimmt zu und gleichzeitig nimmt die Geschwindigkeit zu, mit der Wasserdampfmoleküle zurückkehren.
Schließlich wird ein dynamisches Gleichgewicht erreicht und der Druck des Wasserdampfes in der Luft ist der Sättigungsdampfdruck.

Der Gesamtdruck des Gases über der Flüssigkeitsoberfläche ist die Summe aus Luftdruck und Wasserdampfdruck.
Eine Erhöhung der Temperatur erhöht den Sättigungsdampfdruck, und da der Druck konstant gehalten wird, bedeutet dies, dass der Beitrag der Luftmoleküle zum Gesamtdruck verringert wird.
Die Luftdichte wurde im Raum über der Flüssigkeitsoberfläche reduziert.

Wenn noch Flüssigkeit übrig ist, kommt es zu einer Temperatur, bei der der Sättigungsdampfdruck gleich oder sehr, sehr geringfügig höher ist als der auf das System ausgeübte Druck, und Sie erhalten jetzt eine Umwandlung von flüssigem Wasser in Wasserdampf nicht nur bei die Oberfläche, aber es wird energetisch günstig für die Schaffung einer neuen Oberfläche innerhalb der Masse der Flüssigkeit - Dampfblasen bilden sich und Sie haben den Beginn des Siedens.
Es verlassen mehr Wasserflüssigkeitsmoleküle die Flüssigkeit als Wasserdampfmoleküle an der Flüssigkeit ankommen.

Sieden tritt also auf, wenn der Sättigungsdampfdruck der Flüssigkeit gleich dem Außendruck ist.
Eine Änderung des Außendrucks ändert den Siedepunkt der Flüssigkeit.

Der Unterschied zwischen diesen beiden Szenarien besteht darin, dass sich das System im ersten Fall in einem verschlossenen Behälter befand und der Druck mit zunehmender Temperatur zunahm, während im zweiten Fall der Druck konstant gehalten wurde.

Wasser als Flüssigkeit oder Gas ( Dampf ) ist im Wesentlichen ein Bündel von Molekülen. Schon bei Raumtemperatur verdunstet das in einem Glas enthaltene Wasser. Was passiert ist, dass einige der Wassermoleküle in der obersten Wasserschicht einen "Kick" von den Molekülen bekommen, die in den unteren Schichten vorhanden sind. Und sie verlassen, um in der Atmosphäre zu wandern. Aber einige der Wassermoleküle in der Luft geraten auch unter den Einfluss des Wassers im Glas. Und sie kommen dann in das Glas. Es herrscht ein Gleichgewicht. Was ausgeht, kommt herein. Wenn Sie die Temperatur erhöhen, steigt die Anzahl der austretenden Moleküle als die Anzahl der eintretenden Moleküle. Am Siedepunkt ist dieser Geschwindigkeitsunterschied groß. Deshalb ändert sich der Siedepunkt mit dem Druck!