蒸発が飽和蒸気圧まで続く理由は？

質問

「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。

回答No.1

c80s3xxx · ベストアンサー

> 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．

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。

回答No.3

c80s3xxx

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．

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。

回答No.2

sanori

「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。

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。