蒸気圧について

質問

蒸気圧について色々と疑問があります。

例えば水溜りの水の飽和蒸気圧はこの水の温度により一定ですよね。そして飽和状態になるまで水は蒸発し続けるから、結局全部蒸発すると思います。しかし、化学辞典によると「外圧を飽和蒸気圧以上に増すと、蒸気は凝縮して液体または固体のみとなり、逆に外圧を飽和蒸気圧以下にすると蒸気のみとなる」と書いてあったのですが、この前半部分の「外圧を飽和蒸気圧以上に増すと、蒸気は凝縮して液体または固体のみとなり」という部分がよく理解できないのです。

この水溜りの例では、外圧は大気圧のことで、少なくとも、この水溜りの飽和蒸気圧以上ですよね。しかし、水がすべて残ることはないと思うのですが・・・。

色々勘違い等あると思いますが、どなたか丁寧に教えてください。

回答No.3

mosazou

空気には窒素や酸素など、様々な気体が含まれています。その中に、水蒸気も含まれています。結論を言ってしまえば、化学辞典での記述の中に「外圧を飽和蒸気圧以上に増すと・・・」とありますが、これを水蒸気のみに注目して言い換えると「空気中に含まれる気体のうち、水蒸気圧のみを飽和水蒸気圧以上に増すと・・・」となるわけです。
　つまり混合気体の場合、成分気体のみの気圧で考えればよい（窒素や酸素の圧力は無視して考える）のです。混合気体である空気の成分「水蒸気」の圧力が飽和水蒸気圧以上に増すと水蒸気は水になり、逆に水蒸気圧が飽和水蒸気圧以下（水たまりの水の例では湿度100%の時以外はこの状態のはず）ならば、水たまりの水は延々と蒸発していきます。地球の空間は無限なので水蒸気は拡散していき、雨が激しく降っているとき以外に空気中の水蒸気圧が飽和水蒸気圧に達することはありません。
　化学辞典の話では、外圧というと大気圧のように読みとられがちですが、大気圧は空気の成分すべての気圧、水たまりの飽和蒸気圧はあくまでも水のみの蒸気圧です。

お礼

ありがとうございました。大分わかってきたような気がしますが、まだ謎が多いです。

高校化学の教科書で「蒸気圧が外圧を少しでも上回ると液体は表面からだけでなく内部からも蒸発する。これを沸騰という。」とあるのですが、この外圧は大気圧のことですよね。ところで、なぜ大気圧が1気圧のとき、100度で水が沸騰するのでしょうか？大気中の水蒸気の圧力が飽和蒸気圧以下になった温度から水の蒸発は始まると思いますが、なぜ沸騰は100度なのでしょう？95度でも沸騰しそうなイメージがあるのですが。
良かったらぜひ教えてください。よろしくお願いします。