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密閉容器中の過熱

密閉容器(500mL)中の水溶液100mLを200度まで加熱すると、計算上内圧は1MPa位に上昇すると思われますが、その時、水溶液はどの程度沸騰状態になるのでしょうか?

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  • okormazd
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回答No.2

全圧P=空気の分圧Pa+水蒸気分圧Pw です。 水蒸気分圧は200℃の水の飽和蒸気圧で、Pw=1.555[MPa] 空気の分圧は、Vが変わらないとすれば、Pa=T2/T1*P1で、 T2=473[K](200℃)です。T1=293K(20℃)、P1=0.1[MPa]とすれば、 Pa=0.16[MPa] で、 P=0.16+1.55=1.71[MPa] になります。 1.71[MPa]>1.55[MPa]なので沸騰はしません。すなわち水相の内部からの気相(泡)の発生は見られません。もっと温度を上げても、いつも P>Pw の関係にあるので沸騰はしません。 #1の回答は、P=Pa+Pwを勘違いされているようです。水の蒸気圧は外圧とは関係ありません。それ以外の計算はそれなりでいいと思います。

gfj1039
質問者

お礼

文献で180℃、0.98 MPa の条件が複数出てくるのは装置上の制限か何かでしょうか? 空気の分圧Pのファクターのため、温度を200℃以上に上げても沸騰はしないわけですね。 わかりやすいご説明ありがとうございました。

その他の回答 (2)

  • okormazd
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回答No.3

「文献で180℃、0.98 MPa の条件が複数出てくる」というのは、どの文献でしょうかね。何かほかに条件は付いていませんか。 180℃なら、1.003[MPa]というのが普通です。 http://sacn.cn.azbil.com/yangben/file/12-01%EF%BC%88FI%EF%BC%8919-1.%20%E9%A3%BD%E5%92%8C%E6%B0%B4%E8%92%B8%E6%B0%97%E5%9C%A7%E8%A1%A8.pdf

回答No.1

200℃で平衡状態に達していると考えていいのかな? であるとすると、 200℃の飽和蒸気圧は1.55MPaらしいよ。 沸騰前には400mlの空気が密閉容器に入っているのだろうから、  実験の開始状態を27℃、1気圧(0.1MPa)、  水の体積は変わらない、 と仮定すると、 200℃での空気の分圧Pairは  Pair = 0.1×473/300 = 0.16MPa    (PV/T = 一定を使った) だから、水蒸気の200℃の分圧PH2Oは  PH2O = 1.55 - 0.16 = 1.39MPa 水が沸騰して水蒸気になった質量をmとすると、  1.39×10^6×4×10^(-4) = m×461.70×473   (PV = mRT、水蒸気の気体定数R = 461.70J/kg・K)  m = 0.0025kg = 2.5g 水は2.5g蒸発するみたいですよ。 「2.5g蒸発しているのだから、水の体積は減るはずです」なんて野暮なことは言いっこなし。 温度上昇によって水の体積は膨張するしさ。 ☆その時、水溶液はどの程度沸騰状態になるのでしょうか? ◇こういう表現は科学的ではない。 また、 仮定を明確にしないと、ダメ。 質問が曖昧過ぎるので、気をつけましょう。

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