Kapalná voda je tvořena molekulami H₂O, které se vzájemně přitahují slabými silami známými jako „vodíkové vazby“. Parciálně (částečně) záporně nabitý atom kyslíku jedné molekuly přitahuje parciálně kladně nabitý atom vodíku druhé molekuly [1]. Teplota je mírou průměrné kinetické (pohybové) energie molekuly. Molekuly vody se pohybují různou rychlostí, jejíž rozložení závisí na teplotě (odborně Maxwellovo–Boltzmannovo rozdělení) [2]. Čím vyšší je teplota, tím vyšší je průměrná energie a tím snadněji molekuly překonávají mezimolekulární přitažlivost a pohybují se volněji. Když molekuly získají dostatečnou kinetickou energii, aby překonaly tyto přitažlivé síly a také tlak, kterým na ně působí okolní atmosféra, kapalina změní skupenství na plynné.

Předpokládejme, že se voda nachází v misce. Voda drží pohromadě díky přitažlivým mezimolekulárním silám. Na molekuly na povrchu působí tyto síly pouze zespodu a ze stran, takže k odpaření („úniku“ od ostatních molekul) potřebují o něco méně kinetické energie, než molekuly v objemu misky, na které působí síly ze všech směrů.

Některé molekuly na povrchu tak mohou mít dostatečnou kinetickou energii, aby například při teplotě 30 °C unikly do atmosféry. Není k tomu nutné sluníčko – stačí nechat v pátek v hrnku zbytek čaje (nebo jiné kapaliny) a odjet na víkend pryč. Když se vrátíte, bude hrnek prázdný. Slunce ale přispívá k ohřevu vody v misce – když se její teplota zvyšuje, je zde více molekul s vyšší kinetickou energií, a proto se voda vypařuje rychleji. Platí tedy, že voda (pokud nedosáhla teploty varu) se odpařuje na povrchu.

I při nízkých teplotách mají některé molekuly vody dostatek energie, aby do atmosféry unikly, a to dokonce, i když je voda v pevném skupenství – proto můžete „sušit“ prádlo na mrazu. V takovém případě se pak nemluví o vypařování, ale o tzv. sublimaci (přechod z pevného skupenství do plynného). Prádlo samozřejmě bude schnout déle než v létě v horku, ale uschne.

Pravděpodobně jste si všimli, že když zahříváte vodu na sporáku a přivádíte ji k varu, bublinky se nejprve tvoří na dně nádoby. To se děje proto, že zpočátku je dno jediným místem, kde se voda zahřeje na bod varu (100 °C) a kde mají molekuly dostatečnou energii pro přechod z kapalné do plynné fáze. Postupně varu dosáhne i voda v objemu hrnce a přibývá molekul s dostatečnou energií na to, aby přešly do plynného skupenství – bubliny se tak tvoří v celém objemu.

K ještě většímu vypařování dochází, pokud se sníží tlak okolního vzduchu, například ve vysokých nadmořských výškách. Naopak vyšší tlak míru vypařování snižuje (na tomto principu funguje tlakový hrnec). Tlak je tedy dalším faktorem ovlivňujícím vypařování [1].

Vedle teploty a tlaku má vliv na to, jak snadno se voda vypařuje, i vlhkost vzduchu, což je množství vodní páry přítomné v atmosféře. Když je vzduch suchý, obsahuje méně molekul vody, když je vlhký, obsahuje jich více. Existuje ale maximální množství molekul vody, které vzduch dokáže pojmout – po překročení kritické hranice už není, kam by se voda dál vypařovala. Tomuto stavu (kterého určitě nejsme schopni dosáhnout doma vařením vody v otevřeném hrnci) se říká nasycený stav (saturace). Čím větší je vlhkost vzduchu, tedy čím blíž tomuto nasycenému stavu atmosféra je, tím pomaleji vypařování probíhá. To známe i ze života – v suchém horkém letním dni se nám pot odpařuje rychle, v dusném horku mnohem pomaleji [2].

Na závěr lze tedy shrnout, že míra vypařování vody je dána teplotou, tlakem a vlhkostí vzduchu a že molekuly vody tedy nepotřebují dosáhnout teploty varu pro to, aby měly dost energie k přechodu z kapalné do plynné fáze. Var pouze popisuje situaci, kdy k vypařování nedochází jen na povrchu, ale v celém objemu kapaliny.

Pro Zeptej se vědce odpovídala Gabi