凝结和蒸发

水有三态：固态为冰，液态为水，气态为水汽。夏天黎明，叶片上的晶莹露珠;冬天清晨，房瓦上的银色白霜;这些都是大气中水的不同状态。大气中的水究竟以哪种形态出现，主要取决于环境温度。

　　当温度升高时，液态的水分子能脱离液面跑到空气中去，成为水汽，这个过程叫蒸发。当温度高到一定程度时，固态的水也可直接变成水汽叫做升华现象。反之，当温度降低时，大气中的水汽含量超过该温度下的最大容纳量时，过剩的水汽就会变成细小的水滴从大气中分离出来，叫做凝结现象。当气温在零度以下时，过剩的水汽会直接变成冰晶，叫做凝华。

　　水从一种状态转化为另一种状态时，伴有吸收或释放能量的过程。汽态水所含的内能最大，而固态水所含的内能最小。1克水蒸发为同温度下的水汽要吸收597卡的热量。反之、大气中的1克水汽凝结为水时会释放出与上述数字相同的热量。这种当温度不变时，单位质量的物体从一个相态转变到另一个相态(液体转变为气体或固体转变为液体)的过程中所吸收或放出的热量，物理学上称为潜能。水物质相变时的热量变化，对各种云系的发生、发展和消亡有着极其重要的作用，特别是对台风、雷暴等强天气系统的发展更是有着重要的影响。

　　影响蒸发的因素很多，最基本的因素是水源，即要有开旷水域、雪面、冰面或者潮湿土壤植被等。没有水源就不可能有蒸发，例如在沙漠中，实际蒸发几乎接近于零。

　　蒸发面的温度很大程度上决定了蒸发速度。蒸发必须消耗热量，在蒸发过程中如果没有热量供给，蒸发面就要冷却，使得蒸发面上水汽压降低，于是蒸发减缓或停止。

　　此外，饱和差(E—e)、风速、蒸发面的性质和形状都对蒸发有一定的影响。

　　与蒸发过程相反的是凝结过程。即水由气态变为液态的过程。空气中的水汽凝结，首先要使空气中的水汽达到饱和或过饱和，同时还要有凝结核存在。

　　要满足第一个条件必须增加空气中的水汽含量，使水汽压增大，或降低温度，使饱和水汽压减小。要增加大气中的水汽含量，只有在具备蒸发条件，且蒸发面温度高于气温的条件下才有可能。在自然界中，如冷空气移至暖水面时，由于暖水面迅速蒸发，可使冷空气达到饱和。秋、冬早晨发生在水面上的烟雾现象，原因就在于此。又如雨过天晴，潮湿地面受日光照射后，蒸发加强而达到饱和。减少饱和水汽压的方法主要是降温。气温降到露点或露点以下时，就能达到饱和。自然界中，绝大部分凝结现象是产生在降温过程中的。大气中常见的降温过程有以下几种：辐射冷却、绝热上升冷却、与冷的地面接触而冷却等等。

　　大气中的水汽凝结除需要满足e≥E外，还必须有液体的、固体的或气体的微粒，作为水汽凝结的核心，这些水汽凝结的核心称为凝结核。实验证明，在纯净的空气中，温度虽然降低到露点以下，相对湿度超过了100%，仍不能发生凝结，而在不干净的空气中，只要有少量的过饱和，就可有凝结现象发生。凝结核能促进凝结的主要原因，是凝结核吸附水汽分子的能力比水汽分子之间的相互并合力要强。同时，凝结核的存在使水滴半径增大，曲率减小，从而使饱和水汽压减小，容易发生凝结。对吸湿性凝结核来说，吸水以后，形成溶液，使饱和水汽压减小，甚至当相对湿度接近100%时，就会有凝结现象发生。