真空中で水はいったい・・・・

質問

ものすごく初歩的な質問かも知れませんが教えてください。
真空チャンバーの中に水の入った開放容器を置いて真空引きをすると
容器内の水はいったいどうなるのでしょうか？
水は凍るのですか？　蒸発するのですか？
水の状態となぜその状態になるか教えてください。

回答No.6

mrtommy · ベストアンサー

簡単に言うと，水の沸点に気圧と温度が大きく関係しています
通常，義務教育で習う沸点１００℃は，自分たちが生活している
大気圧での状態です
さて真空チャンバー内の開始時の水分量や温度にもよりますが
仮に３０℃としておきましょうか
真空引きを始めると気圧が降下していきます
そして０．００４MPaに達したときに沸点を迎え蒸発を開始します
この蒸発時に気化熱を奪われるため，水の温度も降下していきます
更に真空引きを続けると圧力降下により沸点も降下し蒸発を続けます
真空引きのポンプの能力が非常に高性能で絶対真空に近いものに
なると沸点は０℃近くまで下がります
さらに真空引きを続けます
この状態で気化に追いつけない液体は凍結し固体へと変化をします

ちなみに私は自動車部品の真空乾燥装置の設計をしていました
ではでは

お礼

ご回答ありがとうございました。
わかりやすく説明していただいたので理解できました。

回答No.7

First_Noel

私はよく配管の締め部をスヌープでチェックした後，垂れたスヌープを拭かずに
そのまま真空チェンバの蓋を閉めて真空引きしてしまってましたので，
まさしく焼けたフライパンの上に落とした水がジューっと沸騰するのと同じ光景を
よく目にしました．．
凍るか蒸発するかは，＃６さまおっしゃるように，真空の引き具合と，水の量に依存します．

お礼

ご回答ありがとうございました。

回答No.5

tomy_m

水がどうなるかというのは前の方々のおっしゃる通りです。
では凍った後どうなるかですが凍った水（要するに氷）も
真空度にもよりますがチャンバーから引かれ存在しなくなります。
俗にフリーズドライ製法などと書かれている食品などは
冷却、凍結したあと水分を飛ばしています。
また溶液中から成分を取り出したいときなどにも用いられます。

お礼

ご回答ありがとうございました。

回答No.4

kuma56

実験装置の構造にもよって、結果が変わってくる事もありますが・・・・
真空チャンバー内の空気を抜いていくと、ある圧力のまでくると沸騰して一気に蒸発し始めます。
水が液化しているのは、大気圧によって押さえつけられているからで、その圧力が低下すれば100度に達しなくても沸騰します。
水の量が少なければ、そのまま蒸発して終わりです。
水の量が多いと、沸騰時に気化熱を奪われているので、水の温度がどんどん下がっていって、ついには凍ってしまいます。
それまでブクブク沸騰しているのが、突然凍るととても不思議な感じがします。

お礼

ご回答ありがとうございました。
大変参考になりました。

回答No.3

haruka0322

実際にテレビなどでその場面を見たことがありますが、
真空に近づくにつれ外圧が低くなりますので、
まず水は沸騰します。そして、沸騰するということは
水が蒸発するということですよね。
蒸発するときに水は熱を奪うので、
結果として水は凍ります。

水（常温）→（減圧）→水（常温で沸騰）→（熱が奪われる）→氷

お礼

ご回答ありがとうございました。

回答No.2

shota_TK

その真空チャンバーの温度における水の蒸気圧よりも
チャンバー内の圧力が低くなれば，水は沸騰しますよね。
よって，水は蒸発してチャンバー内に拡散し，
減圧ポンプの中に吸い込まれていくと思います。
そこまで減圧しなくても，徐々に水は蒸発して
同じような現象が起こると思いますよ。
蛇足ですが，チャンバーと減圧ポンプの間に冷却トラップをつけていないと，
水がポンプの中に入ってしまうので，ポンプの性能が低下し
腐食の原因にもなりますね。

お礼

ご回答ありがとうございました。

回答No.1

UKIKUSA2

こんにちは。

真空時の圧力より低い蒸気圧をもつ物質はチャンバー内に残るでしょう。

どのくらいの圧で引かれるか分かりませんが、水なら一般の（市販の）装置でほとんどが蒸発して外に出ていくでしょう。

しかし、物質の表面に水素結合で捕捉された水、微細構内に残留した水などが、完全に蒸発してのぞくことができるか否かは分かりません。

お礼

ご回答ありがとうございました。
大変参考になりました。