凝結，是氣體遇冷而變成液體，如水蒸氣遇冷變成水。溫度越低，凝結速度越快。它的逆過程稱作蒸發。凝結屬於液化形式中的一種，但不完全等於液化。凝結是一種相變，故在通常情況下發生的凝結，會伴隨著物質的一些物理性質如密度、比熱、聲音在其中的傳播速度等發生躍變。

如水在1個大氣壓和100℃時的摩爾體積是18.79×10－6米3/摩，而相應的水蒸氣的摩爾體積是30.11×10－3米3/摩，即水的密度約為它的蒸汽的1,600倍。透過等溫壓縮不再能使氣體液化的最低溫度稱為臨界溫度，與之相應的壓強稱作臨界壓強。

水蒸氣的凝結

水蒸氣在空氣中凝結時，必須有如塵埃或帶電粒子等組成的凝結核（見過冷），否則會形成過冷的或過飽和蒸汽。但一旦在其中吹入細微的塵粒或出現帶電粒子時，則過飽和蒸汽中會很快地發生凝結。這就是說，凝結核對於形成雲層是至關重要的。液化單位質量的蒸汽為同溫度的液體所放出的熱量稱為該種物質的凝結熱。顯然，凝結熱在數量上等於汽化熱。如1千克水蒸氣液化為水時的凝結熱為539卡=2,253焦。

土壤凝結水

在水資源極其匱乏的乾旱區，任何補充性的水資源都可能對其生態系統產生積極的影響。凝結水作為穩定持續的水資源，儘管凝結量相對較小，但對於維持乾旱半乾旱地區生態系統的穩定性具有非常重要的作用。凝結水是沙漠生境中某些植物、昆蟲、小型動物、生物土壤結皮的重要水分來源；可以提高沙漠中1年生植物種子的萌發，有效地減少因土壤蒸發而損失的水分。另外，凝結水作為一種溼氣的來源，在維持沙丘穩定性方面也起著重要的作用。

國外學者自20世紀40年代起，在乾旱區凝結水方面已開展了大量的研究，包括凝結水的測定方法、凝結水的形成機理、凝結水量和持續時間的影響因素以及定量模擬、凝結水的生態學和水文學意義等。中國對凝結水的研究起步較晚，1961年王積強首次在山東德州開展了凝結水試驗，初步測得了凝結水量。還有學者分別在內蒙古科爾沁沙地、荒漠綠洲邊緣、毛烏素沙漠邊緣、騰格裡沙漠邊緣、沙坡頭地區、天山北麓昌吉地下水均衡試驗場、羅布泊地區、古爾班通古特沙漠等地，開展了許多卓有成效的研究，涉及凝結水的觀測方法、生成量、形成機理、影響因素、數值模型、潛在的生態學和水文學意義等各方面。

關於凝結水的觀測方法，國際上仍沒有統一的標準。大量試驗證明，土壤凝結水主要發生在表層0-5cm 範圍內，沙漠地區最大涉及到10cm。

土壤凝結水的水汽來源主要有兩個方面：一是來源於空氣中的水汽，包括近地表空氣中的水汽、植物蒸騰和呼吸作用散逸的水汽、地面蒸發的水汽；凝結水的另一來源是地表以下某一深度以上的土壤空隙中的水汽。土壤凝結水基本上發生在晚上22:00至次日凌晨8:00，晴天日出後一定時間範圍內凝結現象仍繼續發生。土壤凝結水形成的時間受多種環境因子的綜合影響，不同區域產生土壤凝結水的時間存在較大差異，即使在同一地區，也會因為生境和氣象因子的不同而存在差異。

物質的形態取決於溫度。常見的物質形態有固態、液態、氣態、等離子態。

物質可從一種狀態變為另一種狀態，每種狀態對應一個物理現象。

凝結是當溫度降低到足夠低時，氣態物質的分子因失去能量而聚集形成宏觀液態的自然現象，例如水蒸氣在降低溫度過程中變成水。以水為例，從其相圖（圖1）上可知道發生凝結的條件。水發生凝結的溫度和壓力為：從溫度273.16K、壓力611.73Pa至溫度647K、壓力22.064MPa。因此，凝結不能在任何溫度下都能發生。其它物質也遵守類似的規律，但不同的物質其凝結與溫度和壓力範圍不同，所以，物質不能在任何溫度下都能發生凝結。

圖1水的三相圖，水的固態/液態/氣態水三相點為273.16K、611.73Pa，從水的相圖可知，把由溫度和壓力相關的氣態到液態凝結的範圍，（圖片來自www.toutiao.com）

即使在溫度和壓力都滿足水凝結的條件時，也不一定就會發生凝結，因為還需要凝結核——即需要水分子最容易將其動能釋放到環境中的微觀結構、雜質、吸附微粒等，例如凝結表面的細微凹陷或凸起、吸附的塵埃等。這一現象經常在日常生活中看到，例如水凝結時，首先看到凝結成微小的水滴（圖2）。

圖2 日常生活中經常看到水凝結的場景，水在一個固體平面上凝結時先形成很多的小水滴，而不是先形成一層均勻的水膜（圖片來自www.wallpaperup.com）

因為沒有凝結核，純淨水蒸氣即使到達了凝結條件也不會發生凝結，當帶電粒子穿過過飽和水蒸氣時引起凝結，從而將其運動軌跡顯示出來（圖3），拍下照片用於科學分析，這就是凝結現象在科學研究中的一個應用案例。

圖3當帶電粒子穿過充滿過飽和純淨水蒸氣的雲霧室時，水分子會圍繞其運動軌跡凝結而被探測到，圖中識別出來的有高能電子、低能電子、質子、阿爾法粒子等（圖片來自https://en.wikimedia.org）

水在空中蒸氣凝結形成雲（圖4）。當雲中凝結形成的小水滴尺寸與可見光波長相當時，小水滴均勻的散射太Sunny，因此雲呈白色；但當凝結形成的小水滴尺寸比可見光波長大時，小水滴全部反射太Sunny，因此雲成黑色。烏雲中的水滴重量大到烏雲託不住時，就落下變成雨。

圖4在空中水蒸氣凝結形成雲，白色的雲是其中的小水滴尺寸與可見光波長相當、均勻散射太Sunny所致，黑色的雲是其中的小水滴尺寸比可見光波長大、全部反射太Sunny（圖片來自www.ThoughtCo.com）

在日常生活中，可以看見的凝結有噴氣式飛機的尾流（圖5）。噴氣式飛機的噴氣發動機燃燒時，燃油中的碳分子與空氣中的氧分子結合產生大量水分子，在高空噴射進入大氣後因降溫凝結成可見的尾流。在日常生活中，還可以看見戰鬥機在做加速機動時，因瞬時在機翼、機身上方產生低壓區，導致該區域中的水分子快速凝結形成可顯示空氣在機翼、機身表面流動的氣流場（圖6）。

圖5噴氣式飛機在高空噴射的氣流進入大氣後降溫凝結成可見的尾流（圖片來自www.19lou.com）

圖6戰鬥機在做加速機動時在機翼、機身上方產生低壓區，導致該區域中的水分子快速凝結形成可顯示空氣在機翼、機身表面流動的氣流場，可反映了機翼、機身氣動升力的分佈、渦對控制翼面的氣動作用（圖片來自www.RussianPlanes.NET）