学校の先生ともめました

質問

愛知の高校に通う一年生です。
化学の先生に言ったんですけど、どうしても信じてくれないことがあったので質問させてもらいたいです。

物質の三態を習いました。そこで、先生は気圧を下げると水は沸騰して気体になるといいました。
でも、私は科学館で気圧０にしていくと、沸騰した後、水が凍るのをみたのです。そこで、質問をすると「それはありえん」の一点張りです。
・・どういうことなんでしょうか

回答No.9

noname#62864 · ベストアンサー

基本的には質問者の意見が正しく、文面から判断する限り、先生は認識不足と言わざるを得ません。

ただし、実際に凍るかどうかは別問題です。
これまでの回答にありますように、水の気化に伴って熱が奪われ、水温が低下します。
しかし、理屈を述べるならば、容器内部の圧力が、その温度での飽和水蒸気圧以下にならなければ水の蒸発は起こりません。
したがって、少なくとも0℃での飽和水蒸気圧以下の圧力を維持しなければ氷はできません。つまり、ポンプの性能が低ければ、ある程度まで水温が低下して、それで終わりということです。たとえば、水流ポンプ（アスピレーター）で達成できる真空度は、その温度での水の飽和蒸気圧が限度ですので、これでは水が凍ることはあり得ません。
ちなみに、0℃での水の飽和水蒸気圧は約600Paであり、これはかなりの低圧です。したがって、外部から熱が入り込むことも考慮すれば、かなり強力な真空ポンプがなければ、実際に氷が生じることはないと思います。
再現実験をしようと思うのでしたら、上述のことも配慮する必要があると思います。

お礼

勉強になります！
飽和水蒸気圧か・・・・。

回答No.11

bullfrog

中学理科教員です。

科学館で見たのですか。うらやましいです。
うちの機材ではできませんでした。沸騰は簡単にするんですけれどね～。
コツがあったら知りたいなぁと思っているのですが。

というわけで、化学の先生が知らなかっただけでしょう。
物理の先生の方が詳しいかもしれませんね。この辺なら。

お礼

ありがとうございます。
中学に機材があるんですね。すごいです。

回答No.10

パんだ パンだ（@Josquin）

もう答えが出ていますが、気化熱で温度が下がるのです。

同じ原理で、液体ヘリウム（4.2 K）をポンプで引いて1Kぐらいまで温度を下げたりします。ご参考まで。

お礼

ありがとうございます。v(≧∇≦)v
ヘリウムまで世界が広がったぁ！

回答No.8

noname#231526

科学的に考えるなら下のページの
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%B0%B4
右側のグラフがあるとよいと思います。（グラフをクリックすると拡大されます。）
グラフの場所がわからないときは直接下をクリック
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%94%BB%E5%83%8F%3ADiag_phase_eau.png

　圧力と温度と、気体・液体・固体の状況が一目でわかるグラフです。
　一気圧・常温から「温度一定」で気圧を下げるならば、気体になるだけですが、同時に温度も低下するなら、ある温度から下では固体になりますね。気体から直接固体になるなら、微細な氷の粒になることでありましょう。まさに雲の生成ですね。

参考URL：

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%B0%B4

お礼

参考ページありがとうございます！
確かに雲もそうですね。

回答No.7

dioong

基本的に質問者さんが正しいのですが、注意しておくべき点を補足しておきます。

「気圧を下げると水は沸騰して気体になる」
これは正しい。その水が沸騰する過程で熱が失われ、
「沸騰した後、水が凍る。」という結果が得られる。
　もし、減圧するとき、水が熱湯であったり、量が少なかったりしたら？

　結果として凍結にいたらず氷が残らないこともあるかもしれません。

　実験は、対象の物質、機器や周囲の条件（温度など)によって結果が変わってきます。

　もし学校に設備があって、先生の理解が得られるなら、実際に実験してみるのが一番です。

　ただし、この実験は危険が伴うことが予想されます。実行される場合は、かならず先生の許可を取り、先生の立会いの下で行いましょう。

お礼

なるほど。
先生と実験ができるといいんですけどねー。
ありがとうございました。

回答No.6

endlessriver

あなたは科学館で氷になる理由を聞いたはずです。
その先生は教えることはできても他人に耳をかすことが苦手のようです。

いずれにしても科学的な議論・話し合いでは無かったようです。これからは建設的な議論の仕方も出きるように勉強すると良いですね。

お礼

あはは、がんばります。

回答No.5

MOGURA50

こんにちは。
気圧が下がると沸点は下がり、気化すると思う科学の先生。
否定するなら実験しろって！

私は見たことはないですが、地学にて天文について少し勉強した事があります。
宇宙において気圧は０（皆無）なので、水は氷として存在はしてますよ？（確か）
まぁ、一旦沸騰して気化して云々らしいですが………。

過去の質問を載せておきます。

しかし、絶対否定する先生なら、普通生徒の前で立証しなければいけないと思います。

参考URL：

http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=65178

お礼

わぉ！ずいぶん昔のものを持ってきてくれましたね。
助かります☆

回答No.4

blacklabel

多分、物質の三態ということで、貴方は、水→気体→固体になったのを見たという風に先生に言ったのでしょう。
それで、先生はそんなことないと言い返したのではないでしょうか。
沸騰して気体になったものが凍ったのではなくて、気体になりきれてなかった残った水が氷りになったということです。
水（残った）→固体
ちゃんと話し合えば誤解しないと思いますよ。

お礼

「沸騰してから凍った」って言ったから、先生はそう受け取ったかもしれませんね。
Ｎｏ６さんが指摘したように私にも、反省すべきところがあったようです。

回答No.3

junbell

確かに気圧を下げて行くと、水は常温でも沸騰して水蒸気（気体）になって行きます。そのとき同時に、蒸発する水が自分自身を冷却して行きます。

水の量が少なければ凍る前に全部蒸発してしまいますが、質問者の方が科学館で見た時は水の量が多く、凍ったのでしょう。

先生の言うように「それはあり得ない」わけではありません。その点では先生に誤解がありそうですが、そうはいっても「常に凍るわけではない。条件による」ので、議論は難しそうですね。

お礼

と、いうことは、この方法でできた氷はドライアイスのような冷たさで扱いに注意（？）ですね！
ありがとうごさいます。

回答No.2

TALLY-HO

質問者さんが正しいです。
沸騰とは、つまるところ大量の熱を食って液体から
気体に変化する現象です。ガスコンロでお湯を沸かすなら
その気化熱はガスコンロから提供されますが、
気圧を下げた場合はすべて水自身が提供します。
なのである時点を境に０度となり、一瞬で凍りつきますね。

お礼

あ、イメージしやすいです。
ありがとうごさいました。

回答No.1

Somali_Shinji

アナタのほうがあってます。
私はそれをテレビで見ました。

水は気圧を下げると沸騰していきますが、気化熱を奪われて最後には凍りつきます。暖めて沸騰させてるわけじゃありませんからね。

お礼

ありがとうございます。
あなたも見たんですね！