液体窒素で、窒素を冷却するとどうなるか？

質問

真空引きした密閉のガラス容器にクリプトン９０％、窒素１０％の
混合ガスを封入し、それを液体窒素にてドブ漬けするとします。

ガスの液化が落ち着くまで冷やしたとき、容器の中の状態はどうなりますか？

クリプトンは全て液化し、窒素は全て液化せず気体のままかなと思うのですが考え方あっていますか？

冷却により気体の体積が縮み、クリプトンも液化し、内圧が下がることで、容器内の窒素の沸点が-196度より下がるため、-196度の液体窒素で冷却しても窒素は液化しない。

こういう理屈になるのかなと思ったのですが、いまひとつ自信がないので、わかる方教えて下さい！！

回答No.2

jamf0421 · ベストアンサー

初めに室温でKr 0.9 atm, N2 0.1 atm封入したとするならば、No1さんの言われるようにN2の飽和蒸気圧は-196℃で1atmですから、容器の中の窒素は全然液化しません。Krは融点が-157.36℃、沸点が-153.22℃ですが相図を知らないのでなんともいえませんが、低圧で気相に少し残りあとは固体でになると思います。
もし高圧で封じ込んだとしたら、窒素は-196℃では1 atm以上になれませんから、残りは液体になります。あとはKrの固体と-196℃でのKrの蒸気圧、それと平衡にある液体窒素にとけたKrになるのではないでしょうか。気相組成はRaoultの法則が成り立つならそれぞれの液体窒素温度での純成分の蒸気圧に溶液のモル分率をかけた値ということですが多分殆ど1 atmのN2でありましょう。

お礼

ありがとうございました。
実際に実験したんですが、結果に対しなんでそうなるのかの部分がわからず悩んでいたので参考になりました。
この分野に関し詳しくないですが、いろいろ聞いていくうちに難しさと同時に面白さも感じました。

回答No.1

noname#160321

窒素にも飽和蒸気圧があります。
-196℃で窒素が沸騰するのは一気圧だからですね。
で、容器内の窒素の分圧が-196℃での窒素の飽和蒸気圧に等しくなったところで残りの窒素は液化します。
その量が幾らになるのかはデータブックを見ないと何とも言えません。
全部気体になるのか、液体が残るのか私は知りません。

お礼

ありがとうございました。
飽和蒸気圧忘れてました。
実験した結果を理屈と結び付けようとしてるのですが
いかんせん知識がなくて・・助かりました。