気圧と沸点

質問

ふと思い出したのですが、気圧が変わると、沸点や融点が変わりますよね。
でも、その現象が起こる理由がわかりません・・・

どうしてそんなことが起こるのでしょうか？
回答、お待ちしております。

回答No.2

noname#160321 · ベストアンサー

＃１のお答えでは[押え付けられている」というお考えですが、そんな力は存在しないのです。
あるのは物質の「凝集力」だけです。
希ガス(沸点：ヘリウム4.4Ｋ、ネオン27.3Ｋ、アルゴン、87.4Ｋ)の様にほとんどファンデルワールス力でしか凝縮力がない場合や窒素(77.36Ｋ)、酸素(90.15Ｋ)の様に小さい凝集力の場合は自由に真空中へ飛び出し易いです。
一方「極性」(比)誘電率が大きい場合は「双極性相互作用」がある場合は電気的な分極で結びあっています。
さらに水素結合などがあると非常に強い相互作用があり、水の場合極端に強く結びつけられています。
このせいで気相へ分子が飛び出しにくくなります。飛び出すのにエネルギーが必要なのは＃１のお答え通りです。
ある意味[群れて」いる中から[独立」するのって大変です。エネルギー要りますね。
固体から液体になる場合は「結晶」の安定性に寄ります。説明は気化の場合よりムツカシイですね。

お礼

なるほど・・・
論理的でわかりやすいです。納得しました。
回答、ありがとうございました。

回答No.4

debukuro

あなたが暴れ回っていると考えてください
これが沸騰状態です
妨げるものがなければどのような動きも出来ます
低い圧力で間に合う
障壁が出来て動きが制限されたらどうなりますか
沸騰できなくなった
今までと同じ動き（沸騰）をしたければ前よりも強い力（圧力）で暴れなければなりません
沸騰するためには高い圧力を必要とする

お礼

なるほど・・・・
非常にわかりやすいです。
お礼が遅れたことに深くお詫び申し上げます。

回答No.3

jamf0421

どちらの平衡圧の温度依存性に関わる問題ですが、水の沸点変化ならば面倒なことを言わずに簡単に説明できます。
沸騰とは内面から気化が起きる状態です。水は加熱して行くと平衡水蒸気圧が上がっていくのはご存知と思います。100℃で平衡水蒸気圧が1気圧になり、外気圧が1気圧なので、水の中からでも水蒸気が出るようになります。もし、気圧が下がれば、水が100℃の平衡蒸気圧（1気圧）よりも低い平衡蒸気圧に対応する温度になれば、そこで内面から気化して沸騰できるようになります。

融点が変わるのは気圧の変化レベルではあまり聞きませんがアイススケートで刃の下になった部分が加圧条件になった結果、融点が下がり水になって滑るようになるのだ、という説明には使われます。今度はちょっと説明が必要で、平衡圧の温度依存性は、相変化（氷→水）の吸熱の大きさ（ΔH>0になっています）と相変化に伴う体積変化ΔVと、相変化の温度Tで
dP/dT=ΔH/TΔV（Clapeyron-Clausius式）
と表せるのです。ΔH>0(吸熱）は明らかですが、水の場合0℃の氷の比重が0.9168、0℃の水の比重が0.9998で氷→水ではΔV<0となるのです。よって
dP/dT<0
で、これは平衡圧が上がると、相転移の温度は下がることを意味します。よって水は加圧すると融点が下がって融けます。ただし、これは氷がとけると体積が縮むというやや特殊な事情によって起こる事例です。

ついでに付け加えると温度があがると平衡水蒸気圧が上がる、と上にかきましたが、これは
dP/dT>0
を意味しています。水の蒸発ではΔH>0(吸熱）、ΔV>0は当たり前ですから、当然上の式になります。

お礼

非常にわかりやすいです。
感激いたしました。
回答、ありがとうございます。

回答No.1

heinell

物体は拡散し、全体密度を均一化しようとする。（エントロピーの考え方ですね）

水としては、気体内に均一密度になろうとすれば、気化するのが都合が良い。
温度というエネルギーをもってそれを実現したい。

でも、気圧により押し込まれてしまうので、低い温度ではパワー負けして液体の壁を破れない。

気圧が低ければ弱い力で勝って気化できる。
気圧が高ければ押さえ込む力が大きいので、気化するには通常より大きなエネルギーが必要。

乱暴な説明ですが、大雑把にはこんな感じ。

お礼

簡潔であり、参考になります。

素早いご回答、ありがとうございます。