在冷卻塔中水被冷卻，一部分熱量由于水的表面蒸發(fā)而傳遞到大氣中（將一部分水變成汽，藉擴(kuò)散和對流的作用轉(zhuǎn)入空氣），另一部分熱量則由于水和空氣的溫差形成的接觸散熱（熱傳導(dǎo)和對流的作用）而傳播到大氣中去。此外，由于種射也將若于熱量從水中引走，但由輻射作用而引出的熱量與其它兩種散熱形式比較，相當(dāng)微小，因而在組成冷卻塔的熱平衡時可以忽略不計。

根據(jù)氣體動力學(xué)理論，水從它與空氣相接觸的表面燕發(fā)的機(jī)理是這樣的，水分子處在無規(guī)則的熱運(yùn)動狀態(tài)中，并且其運(yùn)動速度的波動范圍很大，而那些具有最大速度的分子(確切地說是具有最大動能的分子)沖出水的表面錫入空氣中，調(diào)之蒸發(fā)。能夠從水中脫出的分子只是那些靠近表面的、并且具有相當(dāng)大的垂直于水表面的分速度的、能克服分子內(nèi)聚力的分子。從水表面脫出的水分子與空氣分子相碰，改變自己運(yùn)動的方向和速度。一部分從水中脫出的分子，當(dāng)與空氣分子碰撞后可能重新回到水表面，然后又反射到空氣中或者被水吸收(冷凝)。而另一部分從水表面脫出的分子由于擴(kuò)散和對流的作用進(jìn)入空氣，無可挽回地?fù)p失的水分子成為空氣中的水蒸汽，這一部分水分子的資失便是伴隨物質(zhì)轉(zhuǎn)移或稱之為物質(zhì)交換的區(qū)發(fā)過程的實質(zhì)。

有一個所謂蒸發(fā)速度的概念，即在單位時間內(nèi)水量的減少。在水與蒸汽分壓力相同的情況下，蒸發(fā)的速度被認(rèn)為等于零，雖然從液相變?yōu)檎羝倪^程沒有停止，但卻被相反的冷此過程，即蒸汽分子過渡到液相的過程完全抵消了。也就是說蒸發(fā)出去的分子數(shù)量等于單位時間內(nèi)從水表面脫出去的分子數(shù)量與凝結(jié)回水表面的蒸汽分子的數(shù)量之差。