飽和蒸気圧と外圧が等しい時って沸騰ですよね？ 沸騰の時に気液平衡が始まるんですか？ 分かりません。教

飽和蒸気圧と外圧が等しい時って沸騰ですよね？
沸騰の時に気液平衡が始まるんですか？
分かりません。教えてくださいm(_ _)m

No.1 ベストアンサー 回答者： yhr2 回答日時： 2024/05/19 13:53

＞飽和蒸気圧と外圧が等しい時って沸騰ですよね？

いいえ。
「飽和蒸気圧」は、その温度で決まる「蒸気圧」（空気の中の分圧）ですから、外圧が飽和蒸気圧に等しければ、それ以上は蒸発できないという状態です。

ミクロで見れば、その温度で決まる「蒸気分子」の運動エネルギー（速度）が、
・液相→気相に飛び出す分子の数
・気相→液相に飛び込む分子の数
でつり合うということです。
これが「気液平衡」です。
「沸騰」とは関係なく、そのときの温度で決まります。
（「温度 ≒ 分子の運動エネルギー」ということは分かりますね？　なので「絶対零度（-273.15℃）」で運動エネルギーがゼロになるので、それ以下の温度は存在しません）

そこで液相に熱を加えれば、液相の分子速度が上昇して「液相→気相に飛び出す分子の数」が増えます。それは「気相」の分子速度がみんな「新たな速度」になるまで続き、「気相」の分子速度が「新しい、それに見合った温度」になることで新たな「気液平衡」状態になります。
「気相」側に熱を加えても同様です。
また、「温度」ではなく「圧力」を変えた場合にも同様のことが起こります。（圧力が上がれば「多くの気体分子が存在できる」状態になって「液相→気相に飛び出す分子の数」が増えるし、圧力が下がれば「気体分子の数が減る」ことになって「気相→液相に飛び込む分子の数」が増える）

これは、液相の温度（分子速度）が沸点以下であれば、沸騰せずに行われます。通常の温度での温度変化による「蒸発」や「凝縮・結露」はこれによって起こります。

「沸騰」は、上記の「液相に熱を加える」という条件で、液相がそれ以上の温度になれない「沸点以上」（それ以上の温度 = 分子速度では、すべての分子が「気体」になる）の場合にだけ起こります。
それは、その温度での「蒸気圧」が「大気圧以上」になる、加えた熱で「気液平衡」状態にならずにいくらでも気体になれる、ということです。

通常温度での「蒸発、凝縮・結露」と、その温度が「沸点」になったときとを区別して考えましょう。

おそらく「気体分子になったつもりで」考えれば想像できると思います。
↓
https://rikeilabo.com/vapor-pressure

この回答へのお礼

お礼日時：2024/05/19 13:55