水の自然蒸発について

質問

水を熱すれば熱エネルギーを得て沸騰し水蒸気になるのはわかるのですが、
垂らした水が自然に蒸発して水蒸気になるのがわかりません。
熱エネルギーを得て水蒸気になる過程で沸騰は伴わないのですか？

回答No.3

dojustice · ベストアンサー

あなたが勘違いされているのは、水蒸気と水滴をごっちゃにしておられるのではないでしょうか？
水蒸気は気体です。目に見えません。
これが凝縮すると水滴になります。
雲は水滴の集合です。目で見えます。

>水は0度以下で固体、0～100までが液体で、100度以上で気体・・・と習った

この考え方は基本的には正しいのですが、ちょっと誤りがあります。
それは、「液体は（時には固体も）すべて蒸気圧を持つ」ということです。
下の表を見てください。
http://www.sotodan.com/library/Goff.html

水は5℃で6.54mmHgの蒸気圧を持ちます。
これは大気圧760mmHgのもとで、0.86%・・・言い換えると空気１ｍ3中に、7gの水蒸気を
含むことができるということです。
(7g含んだ状態を相対湿度100%といいます）

30℃になると、31.83mmHgの蒸気圧を持ちます。
これは大気圧760mmHgのもとで、4.19%・・・
言い換えると30gの水蒸気を含むことができるということです。
(30g含んだ状態を相対湿度100%といいます)

つまり水は100℃になるまで、絶えず蒸発しているのです。
100℃になると水の蒸気圧は760mmHgになり、100%水蒸気になります。
この状態が沸騰です。

前記の表はわかりにくいので、グラフを付けておきます。
このグラフは空気中に含むことができる水蒸気の量をg/ｍ3で表しています。
http://www.max.hi-ho.ne.jp/lylle/shitsudo1.html

参考URL：

http://www.sotodan.com/library/Goff.html

お礼

ありがとうございます。
気温に依存してその水が持つ蒸気圧があること、
100度にてそれが大気圧に達すること
それが沸点であることがわかりました。
どうもありがとうございます。

回答No.7

apple-man

加湿器って見たことありますか？
超音波で水蒸気発生させるんです。

　水素結合を壊すような運動エネルギー
があれば、水は水面から飛び出して
行きます。

お礼

ありがとうございます。
熱するのではなく超音波でエネルギーを与えるという視点は、以外でした。

回答No.6

noname#175206

空気中にさらされた水は常に空気分子と衝突しています。空気分子は統計的に見ると、スピードの遅い＝エネルギーの低いものから、スピードの速い＝エネルギーの大きいものまであります。
　エネルギーの高い空気分子が水＝水分子に衝突すれば、空気分子は水分子にエネルギーを与えます。その結果、水分子が相転移（固体⇔液体⇔気体と変化する現象）に必要なエネルギーが与えられた場合、水分子は気体となって飛び出していきます。これが、蒸発です。
　温度とは、統計的な平均を表しています。ですから気温が100度に達していなくても、気体分子の中には100度またはそれ以上に相当するエネルギーを持った分子も存在しているのです。

お礼

どうもありがとうございます。
”気温が100度に達していなくても、気体分子の中には100度またはそれ以上に相当するエネルギーを持った分子も存在しているのです”
そのエネルギーが気体であるという自由さの運動エネルギーですか。

回答No.5

kamazie

水は熱さなくてもその温度なりに気化します。蒸発します。日常の現象で見ますと、洗濯物は１００度以下の気温でも乾きます。２０度の時より３０度の時の方がよく乾きます。早く乾きます。つまり温度が高い方が（圧力が同じであれば）よく気化します。蒸発します。コップの水も放置しておけば減ってゆきます。これは気化です。蒸発です。中学校のことはカン違いでしょう？分子レベルの話は直感的ではないのでこんな説明をしてみました。詳しく知りたければ「相律：Phase Rule」という分野を勉強してみて下さい。結構楽しい分野ですよ。

お礼

ありがとうございます。
”洗濯物は１００度以下の気温でも乾きます”たしかに。。
その温度なりに気化するわけですね。
どうもありがとうございます。

回答No.4

ency

「気体」と「液体」の共存する環境では、その境界面で蒸発と凝縮が平衡状態にあります。つまり、気体は気体のままではなく、液体も液体のままというわけではないのです。気体⇔液体 の状態を行ったり来たりしているのです。
# このような状態を「気液平衡」とかいったような気がします。

空気中の水分が多くなってくると、蒸発はほとんど起こらず、凝縮が優位に起こることになります。「結露」とかは、まさにこの現象によるものですね。

逆に空気中の水分が少なくなってくると、凝縮はほとんど起こらず、蒸発が優位に起こります。

エネルギー的な観点から見れば、蒸発熱と凝縮熱が等価交換されていると思えば良いと思います。
# 蒸発熱⇒吸熱、凝縮熱⇒発熱 ですよね。

そして、沸騰とは No2 First_Noel さんもおっしゃっていますが、液体の内部から蒸発する現象です。

この辺は分子の運動で考えた方がわかりやすいのかな。。。

液体の温度が低い＝分子の運動が激しくない状態では、液体表面の分子の中で元気の良いヤツは気体になり、逆に気体の分子の中で元気のないヤツは液体になり…ということを繰返すわけです。

それが液体の温度が高い＝分子の運動が激しい状態では、液体表面にいる分子は、オレも私もと気体になりたがるヤツが増えるわけです。

そして、ある温度に達したところで、液体表面の分子だけでなく、液体全体が気体になりたがるようになるわけです。
これが沸騰で、その温度が「沸点」になるわけです。

というわけで、何も 100℃以上にならなくても、水は蒸発しているわけです。
# でないと、あのジメジメした梅雨の時期の「湿度」の説明が
# つきません。
# 部屋の中は 100℃でなくても、十分水蒸気を感じることが
# できますよね？

とりあえず、こんなもんでいかがでしょうか。

お礼

ありがとうございます。
沸騰とは液体全体が気体になりたがるようすな訳ですね。
どうもありがとうございます。

回答No.2

First_Noel

まず「温度」とは，「分子の運動の激しさ」を統計学的に表したものです．

温度が上がれば，分子の運動が激しくなります．

液体の水も，水分子が暴れています．温度が上がればどんどん激しく暴れます．
水面付近の水分子は，暴れる余り大気中に飛び出してしまいます．
これが「蒸発」です．

しかし水から飛び出した水分子が，いままさに水から飛び出そうとしている
水分子を押さえ込むこともあって，ある条件で水から飛び出す水分子と，
水へ戻される水分子の数が釣り合います．
このときの水蒸気の分圧がその大気圧における「蒸気圧」になります．

更に加熱すると，その内，蒸気圧が１気圧に達します．
これが「沸騰」で，水の場合は１００℃がその条件になります．
沸騰では，水の中からも蒸発しようとします．

実際は鍋の微小な傷や加熱の偏りなどがあって，
部分的に沸騰します．だから鍋で水を沸かしても，
全面からあぶくが出ると言うことはありません．

お礼

ありがとうございます。
沸騰をしないと水蒸気にならないのではなく常に蒸発していること、
そしてそれには気温に依存してその水が持つ分圧があること、
100度にてそれが大気圧に達することがわかりました。
どうもありがとうございます。

回答No.1

Ryokucha

水の蒸発とは、水の分子が空気中に飛び散る状況をいいます。１滴の水の中にも水流がおきています。
それは引力の力や、気流、振動など原因となる要素は多々です。
分子レベルでイメージしてほしいのですが、そのとき表面に出来る分子の波の一部が空気中に散乱します。これが蒸発です。
水を熱すると分子の動きが活発になり（嵐のような波をイメージしたらいいかもしれません）、散乱する分子量が多くなるので早く蒸発するので、目に見えて判りやすいのです。
氷が蒸発しないのは、分子間の結束が固く、水流が起きないからです。

お礼

ありがとうございます。
沸騰という状態は単に散乱の激しさを示していると解釈すればよいわけですね。
しかし沸点に達しない温度でも蒸発をおこすということがどうも・・すっきりしません。
表面では沸点なのですか？いや、違いますよね。。。
0度以下で固体、0～100までが液体で、100度以上で気体というふうに中学校で習いましたが、
そもそも外気に湿度があるという状態は気温での水蒸気があるということですが、気温は100度ではないですし・・？？
私は何を勘違いしているのでしょうか。判りません。
申し訳ございません、教えて下さい。