突沸での疑問

質問

今日やっていた「タケシのやってはいけない」で、電子レンジで暖めた水にココアなどの粉末を入れると突沸するということをやっていました
どうやら粉末のものを入れるとなるそうです

そこで疑問が浮かんだのですが、やかんで熱したお湯に、粉末を入れても突沸しませんが、なぜ電子レンジの場合は突沸するのでしょうか？

教えて下さい

回答No.1

134 · ベストアンサー

もともと、水は沸点である１００℃で沸騰します。
しかし、水の中が清浄で、振動がない状態の時、１００℃を超えても沸騰しないことがあります。これを過加熱状態といいます。いわば、沸騰することを待機している状態です。
　この状態の時に、粉体などを入れたり、振動を加えたりすると、それをきっかけに急激に沸騰したりします。
　やかんなどの時は、対流現象で常に水が移動し、やかんの底などのわずかなザラザラを芯にして沸騰のきっかけになったりするので、突沸しにくくなります。

　ちなみに、化学の世界でも溶媒を沸騰させて精製する
蒸留」という工程で、加熱はしてみたものの、沸騰せず、高温のまま沸騰石を入れて突沸するとか、濃縮中に結晶が析出して　それをきっかけに突沸するという現象も見られます。

回答No.4

134

みなさま、補足をありがとうございました。
自身で２点補足をします。

easylifeさんがお書きになっている電子レンジ加熱の原理ですが、水分子がちょうどブーメランのような形になっていて、正電荷の中心と負電荷の中心が　ずれています。
　このような分子を極性分子といいますが、電子レンジのマイクロ波はこのような極性分子を振動させる働きがあり、この結果温度が上昇するものですね。　だから、二酸化炭素のような無極性分子はなんの変化もありません。
　やかんで火にかけるときは、直接熱エネルギーを与えますので、加熱の原理が違っています。

　また、温度は温度計が上がり、明らかに熱の出入りが分かる顕熱と、固体から液体、あるいは液体から気体に状態変化するための潜熱に分類されます。
　温度上昇に比べ、状態変化の熱量は非常に大きいので、ゆっくり加熱すると、必要な熱量の多い潜熱よりも、顕熱の法に使われてしまうため、過加熱状態になってしまうことがあります。　電子レンジでは、加熱システム上、過加熱状態になりやすい　ということになります。

回答No.3

easylife

no.1さんのお答えの中で、「やかんなどの時は、対流現象で常に水が移動し…」というご説明があるのですが、電子レンジではほとんど対流しないと考えられます。
電子レンジで使用されている「マイクロ波」は、「水」という物質を加熱する性質があります。
従って電子レンジでは、やかんのように底の方だけ加熱するのではなくて、器に入っている水全体が加熱されるから、対流しないということになります（器自体は加熱されず、加熱された水から熱が伝わるだけです）。
対流は、液体や気体の中に温度勾配があるときに起こります。

ところで、化学実験では、普通は突沸を「防止するために」沸石を入れます（液中に粉とか、固体状のものがあるときは入れません）。
no.1さんのおっしゃるように、高温になっている液中に沸石を入れると突沸する可能性がありますが、沸騰のきっかけになる沸石を加熱を始める前から入れておけば、かえって突沸防止になるわけです。
ですから電子レンジの場合も、粉が入っていたとしても、加熱している間中、十分に器を揺さぶってスムーズに沸騰するようにしておけば、突沸しないようにできるのかもしれません。

回答No.2

kikero

＃１さんの答えは完璧です。
　そう言えば、蒸留試験用の新品ガラスフラスコは、使用前に重い有機物を入れて強熱し、焦がして灰化を行って内壁をザラザラにする処理をしていた事を思い出しました。
　・・・蛇足