水を熱する

質問

化学なのか科学なのか物理なのかもよくわかりません。

まず、
(1)容器に水を半分くらい入れて蓋をせずに火にかける。
この場合、沸騰してそのまま蒸発しますよね？

次に、
(2)容器に水を半分くらい入れて完全密閉して火にかける。
容器内の水じゃないところは空気。

この場合、圧力も上がっていくので沸点も上がり、
どこかで状態が変わらなくなりますよね？

最後に、
(3)上記の状態で、それでも無制限に熱を加えたらどうなりますか？
また、もし水だけがナミナミと入っている容器を密封して同じことしたらどうなりますか？
熱はその容器の周りの空気などには逃げていかないものとします。

わかる人教えてください。

回答No.4

myeyesonly · ベストアンサー

こんにちは。
これは臨界のお話でしょうか。

（２）の「どこかで・・・」の部分です。
容器がすさまじく頑丈で、爆発したり破裂したりしないって仮定すると、沸点は閉じ込められた空気と水蒸気の圧力でどんどん上昇しますが、やがて、液体の水（お湯？）の部分と、気体である水蒸気＋空気の部分の密度が等しくなります。すると、両方の境目、つまり液面がその瞬間消えてしまいます。
この時の温度と圧力を臨界点といいます。
この状態（液面が消えた後の話なので臨界を超えた状態、超臨界といいます）では、水の性質は非常に変わり、いろんな新しいタイプの化学反応を起こしやすくなったり、石を溶かしてしまったり、と変わった性質を発揮します。

（３）水だけがナミナミと入ってる状態でやったら、純粋な水だけでの臨界が実現します。
ただ、この実験では数千気圧に耐える容器が必要なのと、超臨界の水の反応性が強いので、容器の材質なども考えないと大事故になります。

高圧化学の実験では確かステンレス製の厚さがメートル単位の容器を使います。
当然ですが、蓋も吹っ飛んじゃうようなつくりでは困るので、何十センチもねじ込む、ねじのような蓋になってます。

お礼

詳しい説明ありがとうございました。
臨界という言葉は聞いた事ありましたが、よくわかってませんでした。
参考になりました。

回答No.5

act_chem

大筋の回答はＮｏ.4の方の説明でＯＫだと思います。
(2)では水の臨界点(約220気圧、約374度)を越えた時点で、超臨界という状態に移行します。

しかし(3)については、また別の解釈が必要になるかと思います。もし、密閉状態で374度まで達すれば、やはり超臨界状態になると思います。しかし、圧力が逃げる余裕がない密閉状態では、恐ろしいことが起こるかもしれません(現実世界ではいかなる物質を用いても実験ができないので物理的な予想でしかありませんが）。

核融合が起きるだけならましな方かもしれませんね・・・(ビックバンが起きても不思議ではありませんがｗｗ）

お礼

ご回答ありがとうございました。
超臨界なんですね。
その状態では水は水分子を保ってはいられないんですね？
それとも水が水分子じゃなくなるところが臨界なのかな。

回答No.3

taunamlz

何を聞きたいのか良く分かりませんが。

沸騰する条件には圧力も含まれます。
なので、容器が熱と圧力に耐えられる間はどんなに高温になろうと液体の状態を保ちます。（つまり1000度にも2000度にもなります）
ガスライターのガスなんていい例です。常温で気体のはずのガスは容器がなくなるとすぐに気化してしまいます。

お礼

わかりにくくてすみませんでした。
会社の人に出された問題で、爆発すると思う？って聞かれ、
困って質問しました。
ご回答ありがとうございました。

回答No.2

nitto3

外観上は大きな変化は無いですね、
温水と蒸気の圧力膨張の違いだけは変化します。

容器の破壊限界を超えて熱をかければ爆発破損します。

お礼

やはりそうですか。
つまり普通のナベやコップだったらやっぱり爆発するんですね。
ありがとうございました。

回答No.1

poponponpo

よくわからないけど、ここでわかると思うよ。

参考URL：

http://www.kobelco.co.jp/p108/p14j/sfe01.htm

お礼

情報ありがとうございました。
見てみます。