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液体と気体の状態について
- 液体と気体の状態に関する問題です。
- 問題の答えは水は一部液体として存在し、圧力は１atmであるということです。
- 気体の圧力が飽和蒸気圧を超えることはないため、水が全て気体として存在するためには温度を上げる必要があります。
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＞外部の圧力をなんらかの形で加えれば気体になれるのですか？ 外部から圧力を加える為には体積を小さくする必要があります。圧縮という操作です。でも今考えている水のように液体と気体が平衡状態にあれば圧力は高くなりません。液体の水に戻るだけです。温度を変えない限り圧力を高くすることが出来ません。 計算された１．５２気圧という値は１００℃でもし全部の水が気体になったとするといくらが予想されるかというものです。その値は可能な最大の圧力（飽和蒸気圧）を越えている場合は一部が液体の水として残るということになります。 ＃１で書いたことを少し訂正します。 ０．５２気圧に相当する分温度を高くしなければいけないのですがその温度は飽和蒸気圧が１．５２気圧になる温度ではありません。もっと高い温度です。 ＞x・１・０＝０・０５・０・０８２・（１００＋２７３） とされています。これは１００℃の時のものですね。温度が１００℃よりも高いのですから ｐ×１．０＝０．０５×０．０８２×（ｔ＋２７３） のグラフと水の飽和蒸気圧のグラフの交点を求める必要があります。 水の飽和蒸気圧の値の表は理科年表に載っています。 飽和蒸気圧が１．５２気圧になる温度は３８５Ｋ（＝１１３℃）です。上のｐ、ｔの式にこの温度を入れてみて下さい。ｐ＝１．５７です。まだ飽和蒸気圧の値よりも大きいです。３８８Ｋだとどうでしょう。ｐ＝１．５９です。３８８Ｋでの飽和蒸気圧は１．６８気圧ですから全ての水が気体になってもまだ余裕があります。０．０５ｍｏｌの水が全て気体になる温度は３８８Ｋよりも低いです。３８７Ｋほどです。 圧力を変える方法は３つしかありません。温度を変えない場合は体積を小さくするか気体の物質量を増やすかです。体積を変えない場合、温度を上げると圧力が増えます。 水の場合温度を上げると水蒸気量も増えますから飽和蒸気圧の温度変化はシャルルの法則で期待されるよりも大きいです。液体の水が存在しない場合はシャルルの法則で考える変化と同じです。 おまけ 水蒸気だけしかないとき１００℃、１気圧だとします。２気圧になる温度は２×（１００＋２７３）＝７４６Ｋですね。ところが飽和蒸気圧の表で６４０Ｋの値を調べると２０気圧になっています。どんどん物質が供給される条件の下では釣り合いの圧力はもの凄く大きくなるということがわかると思います。
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- 333mol
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＞１・５２atmというのは全ての水分子が気体であれる圧力 それでよいと思います。 この容器でそれを達成する為には熱をかけて内部の圧力を1.52atmにする必要が有ります。 容器が変形しないならば、この容器は1.52atmに耐えられなければいけません。 容器が変形しやすい(たとえばピストンが付いているとする)ならば ピストンに0.52atmに相当する力を加えなければいけません。 (大気圧が1atm分働いています) ピストンに加える力をなくすと、0.52atmの力で内側から押されます。
お礼
１・０リットルだと熱をかけないと内部の圧力は変わらないのですね。 ありがとうございました。
- ht1914
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あと０．５２気圧、飽和蒸気圧が高くなるまで温度を上げる必要があるということになります。 （１）で「あと０．５２気圧加えれば」という意味が分かりません。 圧力を上げるために容器の体積を変えて圧縮するという意味でしょうか。もしその意味であれば液体の水にどんどん戻るだけで圧力は１気圧のままです。
お礼
なんとなくわかったようなわかってないような感覚です・・。 １・５２atmというのは全ての水分子が気体であれる圧力という解釈 でよいのでしょうか？ 加えるというのは外部の圧力ということです。 外部の圧力をなんらかの形で加えれば気体になれるのですか？
お礼
加圧というものに体積の変化があることを考え忘れていました。 ０・５２atm加えれば体積が小さくなりますもんね・・。 そして１００℃で加圧した場合、気体にはならず液体に 戻りますね＾＾；考え違いでした。 温度も質量も体積も考えずに、ただ１atmから１・５２atmにすれば 全て気体になれると安易に考えていました。 ありがとうございました。