• ベストアンサー

キャビテーションについて

真空に近い容器の中に水を霧状に噴射した時、一瞬で蒸発すると思うのですが、その蒸気を用いて、仕事を行うことは原理的に可能でしょうか?

  • 科学
  • 回答数5
  • ありがとう数7

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • ORUKA1951
  • ベストアンサー率45% (5062/11036)
回答No.5

No.1です。 >真空中に水を霧状に噴射した時、気体になったとします。 >その時、蒸気になった時の気化熱で温度が下がる。 >温度が下がると蒸気の状態を保てなくなり、また水に戻ろうとする。こんな感じになるのでしょうか?  いいえ、系内にあるエネルギーを奪って--結果的に温度が低下して---、もはやエネルギーとして外部に仕事ができなくなるということです。  エネルギーと熱は、ほぼ同義と考えてよく、エネルギーとは仕事をする能力でしたね。  気化にエネルギーが消費されてしまうので、仕事が出来なくなると言う事です。  蒸気機関が効率が良いのは、加熱によって水蒸気になるときには膨大なエネルギーを蓄えることができるからです。

AquAeee
質問者

お礼

回答ありがとうございました。

AquAeee
質問者

補足

遅くなってすいません。 気化自体もしないのでしょうか? 現実ではどのような現象が起こると考えられますか?

その他の回答 (4)

  • fxq11011
  • ベストアンサー率11% (379/3170)
回答No.4

それと キャビテーションについて 質問内容とは、ほとんど無関係と思うんですが・・・・。

AquAeee
質問者

お礼

ご指摘ありがとうございました。

  • fxq11011
  • ベストアンサー率11% (379/3170)
回答No.3

蒸気が何故仕事が可能なのか?。 実際の蒸気機関は何故過熱蒸気を使うのか?. 等を考えれば、答えはおのずと・・・・・・。

AquAeee
質問者

お礼

回答ありがとうございました。

  • ORUKA1951
  • ベストアンサー率45% (5062/11036)
回答No.2

 水蒸気が仕事をできるのは、水が強力に分極した極性分子で分子間力が極めて大きい(水素結合)ため、気体の水蒸気が大きなエネルギーを持っているからでしたね。  確かに真空中では気体になりますが、そのとき必要なエネルギーは周囲からエネルギーを奪う--気化熱--によるものです。よってそれから外部に仕事をする---エネルギーを取り出す事は無理ですね。  逆に温度が下がりますから、外部に高温のものがあればそれとの温度差を利用して、その外部のエネルギーを使える状態にすることは可能です。 >その蒸気を用いて、仕事を行うことは原理的に可能でしょうか?  それから仕事を行なう。すなわちエネルギーを取り出すのは無理

AquAeee
質問者

お礼

回答ありがとうございました。

AquAeee
質問者

補足

真空中に水を霧状に噴射した時、気体になったとします。その時、蒸気になった時の気化熱で温度が下がる。温度が下がると蒸気の状態を保てなくなり、また水に戻ろうとする。こんな感じになるのでしょうか?

  • aokii
  • ベストアンサー率23% (5210/22062)
回答No.1

物質(蒸気)があれば、仕事を行うことは可能です。

AquAeee
質問者

お礼

回答ありがとうございました。

関連するQ&A

  • 真空中での水の気化熱

    真空乾燥機の設計をたのまれましたが、熱工学の知識が無くて困っています。 大気圧では1Lの水の蒸発するまでの熱量が約600kcal必要だということくらいは分かるんですが・・・ 容器の中を真空状態(約-0.08Mpa)にして、その容器を蒸気で温める構造の乾燥装置なんですが、 蒸気が入る部分はジャケットになっていて、そのジャケットの中に140℃の蒸気を送り込みます。 そうした場合、中の水(例えば1L)を蒸発させるのに必要な熱量はどれくらい必要なんでしょうか? 蒸気を送るためのボイラーの能力を決めることができず困っています。 どなたか専門知識がある方教えていただけないでしょうか?

  • 蒸発について

    真空の容器中に水を入れると飽和水蒸気圧になるまで蒸発しますよね? では何故金属とか固体の場合はそのような現象が起こらないのでしょうか? 固体と液体の違いでしょうか。 液体が飛び出そうとして蒸発するものだと思うのですが、 固体→液体のプロセスも良く分かりません。 誰か教えてください。 お願いします。

  • 真空中で水はいったい・・・・

     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。

  • 蒸気圧について

    参考書に、『真空な容器に純水を入れたものと、何か水溶液を入れたものがあります。両方とも同じ温度で放置しておくと、純水はどんどん蒸発していくのに対し、水溶液は蒸発しにくい。なぜなら、蒸気になろうとして水は出ていくのだけれど、溶質がたくさん溶けていると、そこにぶつかってしまうからです。よって蒸気になりにくい。だから、純水に比べ、水溶液のほうが蒸気圧が低い。』とありました。水溶液のほうが、純水に比べて蒸発しにくい理由は理解できるのですが、蒸気になりにくいと蒸気圧が低くなるのが理解できません。どうしてもイオン化エネルギーと同じ考え方をしてしまい、『なりにくいもの程、力が大きくなるのだから蒸気圧も高くなるのでは?』と考えてしまいます。蒸気圧では、どう考えたらいいのか分かりやすく説明して下さい!

  • 化学 蒸気圧

    摩擦なく動くピストン付きの容器があり、中に水が入っているとします。 この瞬間(水を入れたばかりで蒸発していない、つまり水蒸気の分圧が0)は、温度T、体積Vだったとします。 温度は一定に保って、放置するとします。 すると、水は、温度Tの飽和水蒸気圧に達するまで蒸発しますよね? ということは、容器内の圧力が大きくなるから体積は自然に大きくなるんですか?

  • 気液平衡と沸騰

    真空の密閉容器に水を十分に入れて気液平衡になるまで待ったとします。 この時、密閉容器内の水蒸気の圧力は飽和蒸気圧。 よって密閉容器内の水にかかる圧力は飽和蒸気圧。 と言うことは、 密閉容器内の水の蒸気圧=密閉容器内の水にかかる圧力(水の蒸気圧)となっているので 沸騰してしまうのですか?? もしこれが沸騰してしまうとしたら、気液平衡時は常に沸騰するのですか??

  • 真空

    こんにちは。現在高3のものです。真空状態にした2lの容器に水1lをいれ、平衡状態になるまで待った、とあったのですが気液平衡となるまでに水分子が蒸発していくとき、外圧より飽和蒸気圧のほうが大きいから沸騰していると考えてよいのでしょうか????

  • 真空温水器の原理がわからない

    吸収式冷凍機の原理はわかるのですが、真空温水器の原理がピンときません。 器内を減圧した状態で水を沸騰させて、その減圧下で発生させた蒸気と熱交換させ、温水(飲用・暖房用)を作り出すとのことですが、大気圧より非常に低い圧力で水を沸騰させてなぜ温熱が得られるのでしょうか? 吸収式の原理でいくと、ほんとんど真空に近い状態で水を沸騰させてそのときの蒸発潜熱を利用して冷熱を取り出すはずですが、真空温水器だと温熱を取り出すにはどうやってるのでしょうか?

  • 化学 蒸気圧について

    密閉容器内に水が入っているとします。(容器いっぱいではない) 水を入れた瞬間は、水は蒸発していないから、水蒸気の分圧は0ですよね? これをゆっくり加熱していくと、水蒸気の分圧は、飽和蒸気圧曲線にしたがって上昇していくというのはあっていますか? また、言葉の定義について 水が蒸発していくと、水蒸気の分圧は大きくなっていきますよね? つまり、容器内の空間(液体の部分を除く)の全圧が大きくなっていきますよね? この圧力は、まぎれもなく「蒸気の圧力」によるものだと思いますが これを「蒸気圧」とは言いませんよね? あくまでも「空間の気体による圧力」ということですよね? ここまでで間違っていることがあればご指摘お願いします。

  • トリチェリーの真空での蒸発について質問です。

    トリチェリーの真空での蒸発について質問です。 トリチェリーの実験で得られた「トリチェリーの真空」の部分に、 水を送り込むと瞬間的に蒸発する。 と、よく化学の参考書に書いてあります。 なぜ、瞬間的に蒸発するのですか? 飽和蒸気圧に達してないから蒸発することは分かるのですが、 水分子の運動エネルギーは、ある一定の温度では 大きいものもあれば小さいものもあると認識しております。 瞬間的に蒸発するとなると、水分子の中でも運動エネルギーの小さい粒子は 蒸発できない気がするのですが、どうなのでしょうか。 ご教授お願いします。