Stoom is de naam van ieder gasvormig ligchaam, hetwelk door den invloed der warmte uit vaste of vloeibare stoffen ontstaat en slechts zoolang in dien toestand blijft verkeeren als de temperatuur niet daalt en de ruimte, door dat ligchaam ingenomen, niet beperkt wordt. Hierdoor onderscheidt zich de stoom van het gas, daar dit laatste onder de gewone drukking en bij een gewonen warmtegraad in denzelfden toestand blijft, terwijl men het alleen door eene sterke verlaging van temperatuur en onder eene geweldige drukking tot eene dropvormig-vloeibare en vaste gesteldheid kan brengen. Is in eene beperkte ruimte eene vlugtige vloeistof aanwezig, dan is de hoeveelheid van den daarboven ontstaanden stoom afhankelijk van hare temperatuur. Bevindt zich in eene ruimte juist zooveel stoom als daarin bij de temperatuur van het oogenblik kan worden opgenomen, dan noemen wij haar verzadigd, en de stoom bevindt zich in den hoogsten graad (maximum) van digtheid en spanning.
Er heeft verdamping plaats bij elken warmtegraad; wanneer men echter eene vloeistof meer en meer verwarmt, geraakt deze eindelijk in een toestand, waarin niet alleen aan de oppervlakte, maar ook op de plaats, die het meest aan den invloed der warmte is blootgesteld (bijv. onmiddellijk boven den bodem van een vat, waaronder men een vuur stookt) eene sterke, duidelijk zigtbare damp- of stoomvorming plaats grijpt. Men zegt in dit geval, dat de vloeistof kookt. Zal dit plaats kunnen hebben, dan moet de spanning van den stoom niet geringer zijn dan de drukking des dampkrings op de oppervlakte der vloeistof. Door gestadige vermeerdering der warmte klimt de spanning van den stoom. Bij eene verminderde dampkringsdrukking (bijv. op hooge bergen) is eene geringere spanning van den stoom en alzoo een lagere warmtegraad voldoende, om eene vloeistof aan het koken te brengen. Water, dat in de vlakte kookt bij 100° C., kookt op den top van den Montblanc reeds op 85° C. — Is eene vloeistof tot het kookpunt verhit en gaat men voort met den aanvoer van warmte, dan wijst de thermometer evenmin bij de vloeistof als bij den stoom eene verhooging van den warmtegraad; dit gedeelte der warmte is verdwenen en draagt den naam van gebondene of latente warmte, doch in werkelijkheid heeft zij de spanning van den stoom verhoogd. Black, de eerste die zijne aandacht op de latente warmte vestigde, berekende uit de hoeveelheid brandstof, tot het verdampen van water gebezigd, de latente warmte van den stoom bij kookhitte ten bedrage van 445° C. Latere proeven, met meer naauwkeurigheid genomen, gaven in de uitkomst een bedrag van 537,2° C., dat wil zeggen: om een pond water van 100° C. in een pond stoom van denzelfden warmtegraad om te zetten, moet men 537,2-maal zooveel warmte aanwenden als noodig is om de warmte van een pond water 1°C. te doen toenemen. Volgens Ure bedraagt de latente warmte van damp van alkohol 245,6°, — die van zwavelaether 168°, — die van petróleum 98,8, — en die van salpeterzuur 296,7° C.
Elasticiteit of spanning van den stoom is de kracht, waarmede hij tegen andere ligchamen drukt. Men meet het bedrag van deze drukking door middel van eene kwikkolom, wier gewigt gelijk is aan die spanning. Daar de gemiddelde dampkringsdrukking bij de oppervlakte der zee in evenwigt wordt gehouden door eene kwikkolom ter hoogte van 76 Ned. duim, zoo is het niet moeijelijk de spanning van den stoom in dampkringsdrukkingen of atmosphéren te bepalen. In het algemeen was de elasticiteit van den stoom reeds in de dagen der Oudheid bekend, maar hare vermeerdering bij eene klimmende temperatuur werd eerst door Watt bij waterdamp ontdekt. Wegens het hooge belang van dezen heeft men de verhouding nagegaan, waarin die veerkracht tegelijk met de temperatuur toeneemt.
Intusschen is het nog niet gelukt, die verhouding uit eene algemeene wet te ontwikkelen, zoodat men zich vergenoegen moet met de uitkomsten van genomen proeven. De spanning van den stoom neemt bij klimmende temperatuur zoo sterk toe, dat men al spoedig op het springen van ketels bedacht moet wezen. Bij de machines van hooge drukking (vooral locomotieven) bezigt men op het meest stoom met eene spanning van 10 atmosphéren. Juist die snelle toeneming der spanning maakt het mogelijk, in eene kleine ruimte eene verbazend groote kracht voort te brengen.
De digtheid van den stoom, evenals die der gassen in het algemeen, hangt af van de temperatuur en van de spanning. Daar echter bij een verzadigden toestand de temperatuur eene bepaalde hoogte heeft, volgt hieruit, dat bij dezen stoom, die zijn maximum van spanning bereikt heeft, de digtheid alleen afhankelijk is van de temperatuur. Om nu de digtheid bij elke temperatuur en spanning te kunnen aanwijzen, is het noodig haar door proeven te bepalen. Op grond van die proeven zijn tabellen vervaardigd, die bij verschillende temperaturen de digtheid en de spanning aanwijzen.
Uitzetting of expansie van den stoom. Is eene beslotene ruimte, bijv. de cilinder van eene stoommachine, met stoom in den toestand van verzadiging gevuld, zoo oefent hij op elk gedeelte der oppervlakte van dien cylinder eene drukking uit, welke evenredig is aan zijne spanning. Eene verschuifbare oppervlakte, alzoo de zuiger, zal eene drukking ondervinden, welke wordt aangewezen door het cijfer, ontstaande door eene vermenigvuldiging van het aantal vierkante duimen van dien zuiger met 15 (het getal der ponden, op elken □ duim drukkende) en met het getal der atmosphéren. Bij eene zuigeroppervlakte van 100 □ duim en eene spanning van 3 atmosphèren zal dus de drukking 4500 pond bedragen. De zuiger zal in rust blijven, wanneer hij aan de andere zijde met een dergelijk gewigt wordt bezwaard. Is dit geringer, dan komt de zuiger in beweging. Daarbij zet de stoom zich uit; zijn volumen wordt grooter, maar hierdoor vermindert de drukking. De stoom zal niet langer in staat wezen, den zuiger te verschuiven, zoodra zijne verminderde drukking in evenwigt is met de drukking van de andere zijde.
Deze eigenschap van den stoom, door uitzetting kracht te kunnen oefenen, heeft in de practijk eene hooge waarde. Aanvankelijk bezigde men de volle drukking van den stoom, zooals hij uit den ketel komt. Thans echter laat men slechts een gedeelte van den stoom van hooge drukking in den cylinder komen en sluit dezen af, waarna de expansie van dien stoom den gevraagden arbeid verrigt. De eigenschappen van den stoom gedurende de expansie zijn opmerkelijk; zij zijn eerst voor korten tijd langs wiskundigen weg door proeven op het gebied der mechanische warmtetheorie ontdekt. Te voren meende men, dat de stoom bij de expansie steeds al zijne warmte behield, dampvormig en verzadigd bleef; doch het is gebleken, dat de stoom bij de expansie in de machine een groot gedeelte van zijne warmte verliest, die in arbeid wordt omgezet, en dat hij niet geheel en al dampvormig blijft, maar dat eene zekere hoeveelheid in water verandert. De berekening van den arbeid van den stoom door expansie is nog al ingewikkeld.
Stoom, die zich niet in den toestand van de grootste digtheid en spanning bevindt en alzoo niet verzadigd is, noemt men verhitten stoom, en deze gehoorzaamt aan de wet van Mariotte en van Gay-Lussac, hoewel hij nabij het verzadigingspunt daarvan afwijkt. Men kan verzadigden stoom op verschillende wijzen in verhitten stoom veranderen. Dit kan geschieden, door hem uit den ketel, waarin hij ontstond, te verwijderen en daarna te verwarmen; in de besloten ruimte klimt dan ook zijne spanning naar verhouding van de temperatuur naar de wet van Gay-Lussac, en kan hij zich tevens uitzetten, zoo breidt hij zijn volumen uit volgens dezelfde wet. Verhitte stoom, op deze wijze bereid, wordt tegenwoordig veelal in stoomwerktuigen gebezigd, dewijl men daardoor eene aanzienlijke besparing van brandstof verkrijgt. Voorts erlangt men verhitten stoom door verzadigden stoom zamen te persen, alsmede bij de expansie van verzadigden stoom, wanneer hij daarbij eene betrekkelijk geringe tegendrukking heeft te overwinnen. Wanneer bijv. bij machines van hooge drukking de stoom uit den ketel in de vrije lucht stroomt, dan ondervindt hij geen anderen tegenstand dan eene eenvoudige dampkringsdrukking. Onder deze omstandigheden wordt hij verhit; men zal zich niet branden, wanneer men daarin de hand steekt, want hij heeft geene andere werking dan die van een zeer warmen luchtstroom. Daarentegen brandt men zich aan gewonen verzadigden stoom, die in een open ketel ontstaat, omdat deze bij de ontmoeting van een kouder ligchaam daarop gedeeltelijk neerslaat, waarbij zich eene groote hoeveelheid latente warmte ontwikkelt, terwijl verhitte stoom, langs een koud ligchaam strijkend, zich niet tot water verdigt.
Stoom is doorzigtig en kleurloos. Wat men doorgaans met dien naam bestempelt, de zigtbare wolk, die uit de stoommachines te voorschijn komt, is stoom, door afkoeling in den dampkring verdigt of eene massa van kleine nevelvormende waterblaasjes. Deze bezitten geene spanning geen vermogen om zich uit te zetten, en zij missen alzoo het belangrgkste kenmerk van den gasvormigen toestand. Zij zweven in de lucht, omdat zij ongemeen fijn en ligt zijn. Doorgaans echter lossen zij spoedig weder op in den niet volkomen verzadigden dampkring, zoodat zij onzigtbaar worden. Slechts weinige dampen zijn gekleurd, zooals die van iodium, welke paars en die van bromium, welke geelachtig bruin zijn.
