水の入った容器の圧力について（２）

質問

水の入った容器の圧力について再度教えてください。

先日、tono-todoさまにご教授をいただいた点について、自分なりに勉強しました（未だ不足点あると思いますが）。

質問の内容
２Ｌの密閉容器内に20℃の水１Ｌと１気圧の空気が１Ｌ入っています。
この容器を熱して内部を50℃にしたとき、圧力はどのようになりますかの点について

自分なりの回答
20℃の飽和蒸気圧は2.34Kpaです。
すると、空気分圧は101.3-2.34=98.96Kpaになると思います。

空気分が定容変化で圧力を求めると、50℃の空気分圧は
98.96×(273+50)／(273+20)=109.09Kpa
これに50℃の飽和蒸気圧12.4Kpaを加えると、121.49Kpaとなりますが、これが答えでよろしいでしょうか？

水の熱膨張や相変化が無視できるというのは、新たに水蒸気化する水の影響が大きいためということでしょうか？

宜しくお願いいたします。

回答No.1

tono-todo · ベストアンサー

計算はこれで結構だと思います。

水の熱膨張以下の質問は？？
影響が大きければ無視できません。

水が相変化して、水蒸気になったものの影響は水蒸気分圧で評価しています。
水、容器の熱膨張による体積変化が「微小」ですので、これが空気に与える影響は「微小」です。
従って、無視できる。
密閉容器の場合は、水・容器の圧縮率が無視できません。

お礼

これ以上回答が付かないので締め切ります。
ありがとうございました。

補足

tono-todoさま
ご回答ありがとうございました。
また先の質問No.4122584「水の入った容器の圧力について」でもご丁寧な解説をいただき、感謝・感謝でございます。

20年ほど昔に一応熱力学を履修したのですが、すっかり頭の中から葬り去られたところで仕事で突然必要になり、慌てふためいてこの場に泣きつかせていただきました。

水の熱膨張の質問について、よろしければ１つ教えて下さいませ。
（当方では、容器内に空気層のない、すなわち水のみの場合は事例が少ないので諦めようと思っていたところですが・・）

上記のように水と空気の容積比率が１：１の場合は、水の熱膨張が無視できるということはわかりましたが、比率が９：１かそれ以上に空気層が小さい場合は、無視できなくなるのでしょうか？

実は、過去に行った水と空気の容積比率が１：１の実験では、今般のtono-todoさまの計算式にほぼイコールの実験結果となっていたことが判明しました。(＾ｏ＾)／
しかし空気層が微小な場合の実験を行ったところ、計算式からかけ離れて、異常に全圧が上がっていたのです。

よって今考えているのは、計算式が適用できる限界の空気層比率があるならそれを見極め、それよりも空気層が小さくなる場合は、例外扱いしようと思っています。