Evaporation
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L'évaporation est un passage progressif de l'état liquide à l'état gazeux. Comme toutes les matières, l'eau est constituée de molécules qui s'attirent mutuellement et vibrent plus ou moins fort selon leur énergie cinétique (vitesse). L'énergie cinétique des molécules d'eau est d'autant plus grande que leur température est haute.
La force d'attraction des molécules du liquide rend difficile l'échappement des molécules de la surface du fluide vers l'atmosphère. L'évaporation est un processus qui entraîne le refroidissement de l'air environnant parce que les molécules d'eau puisent leur énergie dans l'environnement. Lorsqu'il existe un volume libre au-dessus d'un liquide, une fraction des molécules composant le liquide est sous forme gazeuse.
À l'équilibre, la quantité de matière sous forme gazeuse définit la pression de vapeur saturante dans le cas d'un liquide (solvant) pur, et qui dépend de la température. Cette pression peut être partielle ou totale. Lorsque la pression partielle de la vapeur dans le gaz est inférieure à la pression de vapeur saturante et que celle-ci est elle-même inférieure à la pression totale ambiante, une partie des molécules passent de la phase liquide à la phase gazeuse : c'est l'évaporation, qui demande de fournir la chaleur latente correspondante, ce qui refroidit le liquide.
On parle de déplacement vers l'équilibre, l'équilibre étant caractérisé par l'égalité simultanée de la pression partielle et de la pression de vapeur saturante du liquide d'une part, et des températures d'autre part (à l'équilibre, les flux de chaleur et de matière sont nuls, les masses et les températures sont constantes). Lorsque le solvant n'est pas pur, les liaisons entre solvant et soluté diminuent la pression de vapeur en équilibre avec la phase condensée ou adsorbée, l'équilibre étant toujours défini par un flux nul (chaleur et matière) : dit autrement, à une température donnée, la pression de vapeur en équilibre n'est plus forcément saturante dans ce cas. On parle alors d'une diminution d'activité du solvant.
L'évaporation ne peut avoir lieu que lorsque l'on est en présence d'un mélange de gaz. Lorsque la vapeur du liquide est le seul gaz, on n'a pas d'évaporation mais une ébullition (on peut également avoir une ébullition en présence d'un mélange de gaz). L'évaporation est un phénomène important indispensable dans le cycle de la vie. Le cycle bien connu de l'eau (eau liquide devient nuage, puis retombe en pluie ou neige) nécessite cette étape.
L'évaporation demande une quantité d'énergie en général non négligeable (la chaleur latente de vaporisation), ce qui permet par exemple la régulation de température chez les homéothermes par transpiration et évaporation de la sueur, ou encore le rafraîchissement d'une cruche en terre, ou de l'air par nébulisation (aérosol d'eau). Les facteurs favorisant l'évaporation sont:
- la surface (étendre le linge favorise l'évaporation)
- la convection du gaz (le vent favorise le séchage par évaporation)
- la chaleur (le soleil aussi favorise le séchage par évaporation),
et non pas une haute température, car l'évaporation, comme l'ébullition, est endothermique, c'est à dire qu'elle demande de la chaleur à l'environnement