Een exotherme reactie geeft warmte-energie af. Condensatie is het proces waarbij waterdamp vloeibaar water wordt. Dit gebeurt meestal wanneer waterdampmoleculen in contact komen met koelere moleculen. Hierdoor verliezen de waterdampmoleculen wat energie als warmte. Als er voldoende energie is verloren, verandert de waterdamp in vloeistof.
Enthalpie en faseveranderingen

Enthalpy beschrijft de verandering in energie van een systeem. In het geval van water is het "systeem" het water zelf. Bij constante druk verwijst enthalpie naar veranderingen in warmte. Een exotherm proces houdt een negatieve verandering in enthalpie of een warmteverlies in. Terwijl waterdamp condenseert tot vloeistof, verliest het energie in de vorm van warmte. Daarom is dit proces exotherm.
Waar slaat waterdamp zijn energie op?

Energie bestaat op een aantal manieren binnen een verbinding. Moleculen kunnen verschillende hoeveelheden en soorten kinetische energie hebben. Vibratie en rotatie kinetische energie manifesteert zich wanneer moleculen buigen en roteren. Translationele kinetische energie is de kracht die een hele molecule beweegt. In vloeistoffen en vaste stoffen kunnen de moleculen ook met elkaar interageren om intermoleculaire bindingen te vormen. In een gas wordt aangenomen dat de kracht van deze intermoleculaire bindingen nul is. De energie in waterdamp is translationele kinetische energie en deze is afhankelijk van de temperatuur. Naarmate de temperatuur daalt, wordt de kinetische energie in warmte afgevoerd. Uiteindelijk zijn de intermoleculaire bindingen sterk genoeg om de toestand van waterdamp in vloeistof te veranderen.
Hoeveel energie verliest waterdamp?

Wanneer een stof transformeert van vloeistof naar gas, heeft deze energie nodig gelijk aan de enthalpie van verdamping. Om dit proces om te keren, geeft het systeem zoveel energie af. De verdampingsenthalpie van water is ongeveer 44 kilojoule per mol bij 25 graden Celsius. Dit betekent dat elke mol water 44 kilojoule nodig heeft om bij 25 graden Celsius om te zetten in damp. Dit is ook de hoeveelheid energie die water afgeeft wanneer het bij die temperatuur condenseert.
Nucleatie

Waterdamp heeft een fysieke locatie nodig om condensatie te laten plaatsvinden. Individuele moleculen waterdamp zullen niet condenseren zonder voldoende grote deeltjes waaraan ze kunnen hechten. Om een plaats voor condensatie te bieden, moet de lucht verzadigd zijn met waterdamp en moet het grotere deeltjes bevatten. Deze grotere deeltjes kunnen mineralen of voldoende grote druppels zijn. Zodra een waterdampmolecuul in contact komt met een groter molecuul dat als nucleatieplaats fungeert, kan het warmte afgeven en condenseren in vloeibaar water.