水温是由处于热运动状态的分子动能来确定的，并且较高的温度得应于较高的分子平均动能。失去的水分子的平均动能比剩余部分大，所以剩余的水的温度由于蒸发的结果而下降。水分子克服眼内聚力从水中逸出要消耗能量，在蒸发时扩大体积也要消冰能量，这些能量决定蒸发热。
从水表面逸出的分子非常缓慢地渗入到空气层里，它们扩散的速度以每秒几十或几百分之一厘米来计量，这个速度与分子脱离水表面的速度相比是相当小的。而紧靠近蒸发表面的空气层非常迅速地(几乎一朋亲)积聚着蒸汽分子在这一室气屋中的分压力迅速增长。此时蒸汽分子进入空气层的扩散速度等于蒸发的最大速度与相反过程的冷凝速度之差，也即等于水的蒸发速度。由此得出结论，在空气中蒸发的速度不取决于在两相分界面上汽化过程的速度，而取决于气相中蒸汽分子的扩散速度。
在大气压下，在空气中蒸发时返回水里的分子数目仅仅略小于在同一时间内由蒸发表面稳出的分子数目。在水表面上方存有大其逸出的分子时，形成的几乎是也和藻汽层，这原理曾由斯蓝芬首先提出。他指出饱和蒸汽的压力和蒸汽分压力之差是很小的。
为了足够准确地计算冷却塔的蒸发冷却过程，(按斯蒂芬学说)可以认为在紧贴水表面的空气层积聚了相当于他和状态的大量蒸汽分子，此时蒸汽温度等于水的平均温度。水滴和水膜表面的温度与深层温度的差值可以忽略不计，因为在冷却塔中水滴很小，水膜很薄，并且它们强烈地混合着。所以紧贴水表面的空气层中的水蒸汽的分压力等于在平均水温下的他和蒸汽压力p’’vt
在一般情况下，流动于冷却塔水表面上的主空气流并没有被水蒸汽饱和，在冷却塔工作条件下的水温和于力范围内，可以认为水蒸汽符合于理想气体定律，在温度为0℃时主空气流中的蒸汽分压力pv0，是空气的相对湿度和他和水蒸汽压力的乘积。
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