蒸気圧ってなに？

高校化学IIの気体の分野で『蒸気圧』というのが出てきました。教科書を何度も読んだのですが漠然とした書き方でよく理解できませんでした。蒸気圧とはどんな圧力なのですか？具体的に教えてください。

No.5 ベストアンサー 回答者： w-palace 回答日時： 2005/08/23 23:15

蒸気圧というのは、主として常温付近で一部が気体になるような物質について用いられる言葉です。

液体の物質の場合に、よく沸点という言葉を使います。
物質の蒸気圧が大気圧と同じになったときに沸騰が起こります。
つまり、沸点というのは飽和蒸気圧が大気圧と同じになる温度のことを言います。
しかし、沸点以下でも蒸気圧は０ではありません。たとえば、水が蒸発するのは、常温でも水にはある程度の大きさ（おおよそ、0.02気圧程度）の蒸気圧があるためにゆっくりと気化していくためであると説明できます。
また、油が蒸発しにくいのは油の蒸気圧が非常に低いためであると説明できます。

さきほど、常温での水の飽和蒸気圧が0.02気圧であると述べましたが、これはどういう意味かと言えば、大気圧の内の、2%が水蒸気によるものだということになります。
気体の分圧は気体中の分子の数に比例しますので、空気を構成する分子の内の2%が水の分子であることを意味します。残りの98%のうちの約５分の４が窒素で、約５分の１が酸素ということになります。

ただし、上で述べたのは湿度が100%の場合であり、仮に湿度が60%だとすれば、水の蒸気圧は0.2x0.6=0.012気圧ということになります。

No.4 回答者： kamyuxtu 回答日時： 2005/08/23 22:16

単に「蒸気圧」を知りたいのか、それとも「飽和蒸気圧」について知りたいのかどちらでしょうか。

「蒸気圧」とは、空気中におけるある特定の気体（例えば水蒸気など）の圧力だと考えてください（空気がなくても蒸気圧は存在するのですが、ここでは後に沸点の説明をするため空気中ということにします）。
で、その気体が空気中に溜め込める限界を超えたとき、例えば水蒸気ならば、限界を超えた分の水蒸気は液体の水になって落ちます（露がついたりします）。その限界が飽和蒸気圧です。
で、ここまではわかるんじゃないかと思いますが、その先、飽和蒸気圧と沸点との関係になると難しいかもしれません。
液体は、そこに接している空気がまだ蒸気を取り込めるならば気体になって取り込まれようとします。水を張ったコップを放っておくと蒸発するのは、そのためです。
飽和蒸気圧、つまり取り込める限界値は、温度が高くなると大きくなります。で、飽和蒸気圧が大気圧（液体に接している空気自身の圧力）とイコールになると、それまで徐々に空気に取り込まれようとしていたのとは違い、そこにある空気を押しのけて一気に気体になろうとします。それが沸騰です。

No.3 回答者： korutorein 回答日時： 2005/08/23 22:06

種々の燃料で加熱され気体となった過熱、飽和蒸気の圧力ですね。

蒸気圧力も時代によって変わり、亜臨界、超臨界、超々臨界圧力になっております。
昔のボイラーの圧力は19MPa以下で亜臨界、それ以上を超臨界と呼び、今や26ＭP以上の圧力を超々臨界圧力と呼んでおります。
高温・高圧力＝熱効率のアップ→使用素材の耐力アップもしくはデ・スーパーヒートの方法→機器の熱効率改善→プラント全体の効率、コスト削減に寄与していると思います。

No.2 回答者： shkwta 回答日時： 2005/08/23 21:57

たとえば、容量3Lの密閉容器があって、中が真空とします。

ここに、1Lの水を入れたとします。残りの2Lの空間はどうなるでしょう？
水分子は熱運動しているから、液面から分子が飛び出していきます。したがって、2Lの空間は水蒸気で満たされます。

水蒸気は、水分子が空間で運動しているものですから、逆に、液面にぶつかって液体側に戻る分子もあります。温度を一定にしてしばらく時間をおくと、単位時間に液面から飛び出す水分子の数と、戻る水分子の数が等しくなります。すると、見かけ上、水蒸気の圧力は一定となります。この状態を平衡状態（相平衡）といいます。

ある温度の液体の水と水蒸気が平衡状態にある場合の水蒸気の圧力を、その温度における水の飽和蒸気圧といいます。飽和蒸気圧は温度が高くなるほど大きくなります。水の蒸気圧がいくらだという場合の蒸気圧という言葉は、この飽和蒸気圧を指すのが普通です。

もちろん、水以外の物質についても飽和蒸気圧が考えられます。また、昇華性の物質では、固体と気体の平衡状態における昇華圧も考えられます。

ガスライターやLPガスボンベの中には燃料の液体が入っていますが、コックを開くとガスが出てくるのは、これらの物質（ブタンやプロパン）の常温での蒸気圧が大気圧より高いからです。また、石油缶の中で水を沸騰させ、その後栓をして冷やすと、石油缶がぐしゃぐしゃにつぶれる実験がありますが、これは常温での水の蒸気圧が大気圧より低いために起こります。

蒸気圧が外圧に等しくなる温度が沸点です。

No.1 回答者： nitto3 回答日時： 2005/08/23 21:37

気体の圧力です。

分子の運動エネルギーともいえるのかな。