密閉容器の加熱後に真空現象

質問

密閉容器に液体があって、その液体を沸かしてから冷やすと内部に真空ができる理由を知りたいです。理想気体方程式 pv=nRT でも解析が可能なんですか？それとも、どのような理由なのか説明していただければ幸いです。

回答No.2

maskoto · ベストアンサー

状態方程式を考えるより
気体の沸点の違いを考えるべきでしょうね
例えば、容器に水を入れて沸騰させると
容器内の空気はほとんどが追い出され、容器は水蒸気で満たされます。
これを密閉して常温にもどすと、沸点を下回った水蒸気が液体にもどるので、
容器内部にはほとんど気体がなくなり
圧力が下がります。
もし、容器に水を入れないで加熱
→密閉→常温に戻す
と言うことをした場合は、
冷却による空気の液化はありませんから、
容器内の気体の量に変化はありません
空気が状態方程式に従うとしても
加熱時の膨張により容器外に逃げ出した空気の分量だけ、密閉容器内の空気のモル数が減少して、常温に戻した密閉容器の圧力は下がりますが、圧力の減少巾は水蒸気が液化した時のものより小さいです

回答No.1

ohkawa3

＞密閉容器に液体があって、その液体を沸かしてから冷やすと内部に真空ができる

もう少々正確には、次のように書いた方がいいでしょう。
蓋つきの密閉できる容器に少量の液体を入れて、蓋を開けた状態でその液体を沸かしてから、蓋を閉じて冷やすと内部に真空ができる。

定性的な説明としては、
内部の液体が沸騰して体積が増え、容器内部の空気と混合して、蓋から外部の空間に出ていきます。この操作で、容器の中の空気の絶対量を減少させることができます。蓋を閉じて冷却することで、蒸発によって気体になっていた物体が液体に戻って、容器の中は空気が減圧された状態になるということですね。

式を使って定量的に表すには、蓋から外部に放出される空気の量を定量化する工夫がいりそうですね。大胆に単純化して、内部の空気が100%排出されると考えれば、冷却後の容器内の圧力は、液体の蒸気圧だけで決まることになります。