融点以上・沸点未満での物質の気化

例えばビーカーの水をバーナーで熱したとします。
水温が80℃程度と沸点に満たない状態でも、水面からは湯気として水が大気中へ出ていきます。
他の物質でも同様の現象が見られる場合がありますが、どういう原理に基づくものなのでしょうか。
近くに、蒸気圧や熱エネルギーについても理解可能な者もおりますので、専門的な回答でも結構です。
宜しくお願いします。

No.6 回答者： easylife 回答日時： 2004/02/27 01:08

皆さんのご説明のとおりです。

まとめさせていただくと、

(1)沸点以下でも一部の水分子は蒸発できるだけの十分な運動エネルギーを持つので、一部は常に蒸発している
(2)水の蒸気圧は温度が高くなるほど大きくなる
(3)液相から蒸発する水と気相から液体に戻る大気中の水があるが、通常は湿度100%未満なので、気液平衡の状態ではなく、コップの水は減っていく（水を張ったコップにふたをしておくと、湿度100%になる。気液平衡。）。
(4)水が自由に（障害なしに）蒸発していく現象が沸騰だが、それは大気圧と水の蒸気圧が等しくなったときに起こる。
(5)水の蒸気圧は100℃で1atmとなり、大気圧と等しくなる。

ということでしょう。
ちなみに、高山の上など、気圧の低い場所では、沸騰するのに必要な蒸気圧も低くて済むので（蒸気圧降下）、沸点が下がります。
これを利用した蒸留を減圧蒸留と言っています。

No.5 回答者： mizu_atsu 回答日時： 2004/02/27 00:21

熱力学とかはあまり得意ではありませんが思うところを書きます。

気体にはある程度分子の運動が激しくなっているものがなると思います。100度になれば水のほとんどは1気圧のもとで気体になるだけのエネルギーを持っていると思います。でもすぐには全部気化しませんね（例え周りの湿度が低くかつ解放された系であっても）。これは100度であってもすべての分子が気体になれるだけのエネルギーを持っていないからだと思います。同じように80度であってもその中には気化しうるだけのエネルギーを持ったものも存在するはずです。そういったものが湯気になって気化して行くと考えれば良いのではないでしょうか？

No.4 回答者： hihikoha 回答日時： 2004/02/26 10:24

”例えば”の、例で言うのなら、

水素結合があるから、水の沸点は１００℃な訳です。

水の分子量は、１８ですから、酸素分子（３２）よりも小さいので、水素結合がなければ、気体になっています。

だから、実際の分子量よりも、見かけ上の分子量の方が、気化等には関係してくると思います。

No.3 回答者： physicist_naka 回答日時： 2004/02/25 22:58

まず、以下の点を良く認識してください。

蒸気圧は100℃では1気圧、80℃ではｐ気圧（調べればわかりますね。）です。ｐは0より大きいので圧力をｐより下げれば蒸発します。また、ｐは1より小さいので1気圧では逆に水蒸気は液化します。ただし、これは水に面した気体が水蒸気のみの場合です。

実際には窒素ガス、酸素ガスがあるので分圧で考えないといけません。分圧で考えれば上に書いたことはそのまま当てはまります。ただし、気泡が出て沸騰するかどうかは違ってきます。気体が水蒸気だけの場合は蒸気圧より低い圧力で沸騰しますが、窒素ガス、酸素ガスがある場合は水蒸気の分圧が低くても、全圧が蒸気圧より高ければ表面からは蒸発しますが沸騰はしません。これは水の内部では、分圧と全圧の区別が出来ないことに起因しています。

わからなければまた質問してください。

No.2 回答者： 38endoh 回答日時： 2004/02/25 21:53

参考 URL にある過去ログの，私の回答をご覧ください。

わからない点がありましたら補足いたします。

参考URL：http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=346035

No.1 回答者： nitto3 回答日時： 2004/02/25 21:42

空気中の水蒸気圧が水の水蒸気圧より低ければ蒸発します。

湿度１００％はそのバランスが取れたときです。