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？

No.2 ベストアンサー 回答者： okormazd 回答日時： 2014/08/06 10:16

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。

この回答へのお礼

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。

お礼日時：2014/08/07 23:29

No.3 回答者： okormazd 回答日時： 2014/08/08 15:04

「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%B …

No.1 回答者： NemurinekoNya 回答日時： 2014/08/06 03:27

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。