• ベストアンサー

蒸発が飽和蒸気圧まで続く理由は?

「液体も気体同様にその物質を構成している分子の運動エネルギーはその温度に応じた一定の分布をしている。その中で比較的大きな運動エネルギーをもっている分子が、分子間力を振り切って液面から飛び出していくのが蒸発である」「蒸発後の液体分子は平均エネルギーが下がり残った液体の温度が下がる」と教科書には書かれています。とすると蒸発後の液体はエネルギーの低い分子ばかりが残るはず。それでも、飽和蒸気圧まで蒸発が続くのはなぜですか。「大きな運動エネルギーをもった空気の分子が水分子に衝突→水分子は空気の分子からエネルギーを受け取る→受け取ったエネルギーを運動エネルギーとして結合を振り切って気体になる」というのを以前見た記憶がありますが、なにかしっくりきません。 アドバイスをお願いいたします。

  • 化学
  • 回答数3
  • ありがとう数3

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • c80s3xxx
  • ベストアンサー率49% (1631/3289)
回答No.1

> 蒸発後の液体はエネルギーの低い分子ばかりが残るはず 断熱系ならそうなります. 断熱系でない場合は,回りから熱が供給されるので温度は回復します. その熱供給は容器からだったり,空気分子の衝突からだったりするというだけのことです.

some06
質問者

お礼

早速の返信ありがとうございます。やはり、空気など周囲から熱を供給されて蒸発が続くのだと理解しました。

その他の回答 (2)

  • c80s3xxx
  • ベストアンサー率49% (1631/3289)
回答No.3

ああ,そうですね. 高エネルギーの分子が飛んだ後は,残った分子同士でエネルギーの再配分が行われます (断熱であっても).したがって,また高エネルギーの分子はある程度できてくるわけですが,断熱条件であればその数(というか割合か)は元の分子より少なくなっているはずです.これが温度が下がるということですが.

some06
質問者

お礼

たびたびの返信ありがとうございます。参考にしてまた勉強したいと思います。

  • sanori
  • ベストアンサー率48% (5664/11798)
回答No.2

「蒸発後の液体はエネルギーの低い分子ばかりが残るはず。」 そうではありません。 水分子は一律にエネルギーが低くなるのではなく、平均的に低くなるだけです。つまり、分子の運動エネルギーにばらつきがあります。 また、空気の分子が衝突することにより、空気から熱をもらいますから、系全体の温度は気化熱でやや下がりますけれども、おおむね一定の温度を維持します。 実は、見落としてはいけない点がありまして、 それは、 水が蒸発するして水蒸気になるだけではなく、その逆、つまり水蒸気が水に戻るということも同時進行しているということです。 両者の速さ、つまり、1秒当たりに水から水蒸気になる分子数と1秒当たりに水蒸気が水に戻る分子数とが同じになった状態を「飽和状態」と言い、そのときの水蒸気の分圧を「飽和水蒸気量」と呼ぶのです。 飽和状態になっても、水→水蒸気、と、水蒸気→水 という入れ替わりは常に行われています。 飽和水蒸気量に達していない場合、水→水蒸気 のほうが、水蒸気→水 の速度(というか数)が大きいということだけなのです。

some06
質問者

お礼

返信ありがとうございます。ANo.#1の方と同様に蒸発を続けるエネルギー源は周囲から供給されると理解しました。

関連するQ&A

  • 飽和蒸気圧

    某参考書に、液体があるとき、気体の圧力は飽和蒸気圧となっている、とあったのですが、例えばコップにある水はその温度での飽和水蒸気圧を示そうとするけど、部屋の体積がかなり大きいから、すべて蒸発してしまうのではないかと思ったのですが、実際のところ一日中置いといても水はまだのこっていました。何故なのでしょうか???? 唐突な質問ですみません・・・・

  • 蒸気圧と蒸発

    熱を与え、液体の蒸気圧を大気圧と等しくすると、液体が沸騰して気体になり、液体は次第になくなる、というのはわかるのですが、大気圧と同じ圧に達する以前の状態でも放置すると蒸発して液体がなくなるのはなぜなのでしょうか?エネルギーを与えなくても、液体の分子が気体になるエネルギーをもつということなのでしょうか? 宜しくお願いします。

  • 水はなぜ蒸発するのでしょうか。

    水はなぜ蒸発するのでしょうか。 過去にも同じような疑問が多くあったのは調べてみたのですが、結局明確な答えは出ていないように思います。 1.飽和水蒸気圧に達するまで蒸発し続ける 2.水は気体のになりたがる 3.振動している液体である水分子がたまに空気中に飛び出す などさまざまな言い回しをみつけましたが、では 1.なぜ飽和状態になるまで蒸発するのか? 2.なぜ気体になりたがるのか? 3.同様に空気中にある水分子も液体に飛び込んでくるのでは? などと疑問はつきません。 熱力学的に考察して下さい。

  • 飽和蒸気圧

    こんばんは。 蒸発速度=凝縮速度 で見かけ上蒸発がとまるときの蒸気圧(飽和蒸気圧)について、 正しいものを1つ選ぶ選択肢の中に 「同じ温度の純水と飽和食塩水では飽和蒸気圧が等しい」 というのがあったのですが、 どうして等しくないのですか?同じ温度であるので、純水の飽和蒸気圧も 飽和食塩水の飽和蒸気圧もゼロであるように思えるのですが⋯⋯⋯?? 教えて下さい><お願いします。

  • 飽和蒸気圧と物質の状態

    例えば、温度が60℃に保たれた体積一定の密閉容器に水が入っているとします。 気体なのか、液体なのか、または両方共存するのかは分かりません。 ここで、すべて気体であると仮定して求めた容器内の圧力が、 水の飽和蒸気圧より大きいとき、気体と液体が共存し、 水の飽和蒸気圧以下のとき、気体のみである と私の持っている参考書に書かれているのですが、これがなぜなのか全く分かりません。 分かりやすく解説していただけないでしょうか??

  • 飽和蒸気圧について

    私の参考書の問題で気になった点があったので質問します。 以下、問題記載 内容積5Lの容器が15℃で標準大気圧の大気に開放されている。これにエタノール(液体)0.05molを入れて素早く密閉した後、温度をt1まで加熱した。 ただし、容器の中に入れたエタノール(液体)の体積は無視する。また、気体は理想気体として計算せよ。 次の問に答えよ なお、エタノールの温度と飽和蒸気圧の関係は次の表のとおりである 温度       ℃  0 25 50 飽和蒸気圧 kPa 1.50 7.87 29.5 問1.密閉した容器中の空気は何モルか? 問2.t1=50℃のとき、容器に入れたエタノールがすべて気化したとすると、容器内のエタノールの分圧はいくらか。 問1は当然ながら理想気体の方程式より求めれます 問2の答えを参照すると理想気体の方程式より求めています。 私の認識では、液体は温度における飽和蒸気圧力に等しくなるまで蒸発を続けるという事より、50℃の時の飽和蒸気圧力なので29.5KPAになるものと解釈していました。 しかし、理想気体の方程式より算出する形となっており、答えは26.8KPAでした。 理想気体の方程式より求める方法であれば、例えばエタノールが100molあったとして、同じ条件であれば5.3MPAになるものと推測されます。 これらをふまえて質問します。 全て気化したと仮定しているため、気体の状態方程式より算出しているのでしょうか? つまり、液体が存在する場合、今回の条件の場合50℃における飽和蒸気圧力(29.5KPA)と解答すれば良いのでしょうか? 質問したいこともよくわからなくなるのですが・・・ざっくり言うと「問2の答えは温度における飽和蒸気圧力、つまり29.5KPAになるのではないのか?」が質問です。 基礎的な質問で質問内容が伝わり難いと思いますが これを明確に説明できる方がいましたら、ご教授願います。

  • 蒸気圧について

    蒸気圧について色々と疑問があります。 例えば水溜りの水の飽和蒸気圧はこの水の温度により一定ですよね。そして飽和状態になるまで水は蒸発し続けるから、結局全部蒸発すると思います。しかし、化学辞典によると「外圧を飽和蒸気圧以上に増すと、蒸気は凝縮して液体または固体のみとなり、逆に外圧を飽和蒸気圧以下にすると蒸気のみとなる」と書いてあったのですが、この前半部分の「外圧を飽和蒸気圧以上に増すと、蒸気は凝縮して液体または固体のみとなり」という部分がよく理解できないのです。 この水溜りの例では、外圧は大気圧のことで、少なくとも、この水溜りの飽和蒸気圧以上ですよね。しかし、水がすべて残ることはないと思うのですが・・・。 色々勘違い等あると思いますが、どなたか丁寧に教えてください。

  • 飽和してない蒸気圧

    飽和していない状態における蒸気圧を知りたいと思っています. 一般に「蒸気圧」と言った場合, その物質の気体が液体と平衡にあるときの圧力を意味すると思います. よく聞くのは, 摂氏 20 度の水銀柱の中に液体のエタノールを少しずつ入れていくと エタノールは蒸発して気体になっていくが, その圧力が 44 mmHg になると エタノールを入れても液体のままで気体にはならない, といった話です. ここで, 44 mmHg に達する前の段階の圧力とエタノールの量の 相関を知ることは可能でしょうか? エタノールが何ミリリットルだったら圧力は何 mmHg だとか 何 mmHg の圧力にするためには何個の分子を入れれば良いとか そういったことを知りたいのです. エタノールだったら実際に実験すれば分かりそうですが もっと一般論で理解する方法がありましたらお教えください.

  • 飽和蒸気圧曲線について

    飽和蒸気圧曲線について質問させてください. この曲線は,ある物質の飽和蒸気圧を 温度ごとにプロットしたものですよね. したがって定温密閉下で理想気体を圧縮してゆくと, 初めの内はボイルの法則に従い圧力が増大しますが, 飽和蒸気圧に達したところで液化が始まり, それ以上圧縮しても液化が進むのみで圧力は変わらない, と高校で習いました. ここまでは良いのですが,私が疑問に思うのは, よく飽和蒸気圧曲線の下方(低圧側)に「気体」, 上方に「液体」と書きこまれていることです. 「気体」エリアの(温度,圧力)は, 「気液平衡下で存在し得る気体の温度・圧力の組合せ」 として理解できるのですが, 「液体」エリアのそれは何を意味するのでしょうか? 化学の先生に聞いてみたところ, 「それは液体の圧力です」 「液体に圧力なんてあるんですか?(どうやって測るんだろう?)」 「たとえば深海ではものすごい水圧がかかっているでしょう」 ということでした. その時はそれで納得したのですが, 深海の水圧は重力が無ければかからないはずであり, 上の話とは本質的に異なるような気がします. どなたか教えていただけないでしょうか.

  • 大気圧じゃない飽和水蒸気圧と水蒸気分圧

    お世話になります。 空気中の水分についての質問です。 大気圧での飽和水蒸気圧は温度によって決まることは分かるのですが、 大気圧じゃなくなったらどうなるのでしょうか? 水蒸気分圧についても、全圧が変わるとどうなるのでしょうか? 考える気体:水分を含む空気 圧力:1atm~2atm 温度:20℃~80℃ 例えば、1atm50%RHの空気が、1.5atmに圧縮されたらどうなりますか? あいまいな質問かもしれませんが、回答よろしくお願いします。