物質の三態 液体が沸騰しているとき 容器には液体と気体が共存していますが 沸騰中だけではなく、沸騰前

物質の三態

液体が沸騰しているとき
容器には液体と気体が共存していますが
沸騰中だけではなく、沸騰前の液体のときも蒸発しているので気体と共存してまいますよね？
なぜ沸騰中に共存していることを強調?

教えてください

No.2 ベストアンサー 回答者： konjii 回答日時： 2018/09/09 10:05

沸騰前の液体のときも蒸発しているので気体と共存してまいますよね?

当然です。そうでないと、沸騰してもない海水からの水蒸気で雲や台風の発生は説明できません。
これらは、ボルツマン博士の統計力学で説明されます。統計力学は難しいので学校の
先生も分かっていない方が沢山います。
貴方はもし大学で学ぶ機会があれば、サークル活動や恋人探しばかりに一生懸命にならず
勉強も一生懸命になって下さい。

No.5 回答者： NiPdPt 回答日時： 2018/09/10 10:48

そもそも、沸騰していない状態で水蒸気が存在するのは空気があるからです。

空気によって、容器内などの圧力が１気圧になれるわけで、それによって、水蒸気が液体になるのが阻害されているわけです。たとえば、常温での水蒸気圧など0.02気圧程度です。空気がなければ、大気圧によって全てが液体に変化します。

で、教科書の物質の三態で議論の対象になるのは純物質です。あなたが言っているのは水だけではなく、１気圧での窒素や酸素が共存する場合であり、純物質の場合ではありません。
たとえば、体積の変化できる容器内に水だけを入れた場合、その圧力が１気圧であれば100℃になるまで水は全て液体のままであり、100℃で沸騰が始まることになります。100℃を超える温度で平衡に達すれば全て水蒸気になります。つまり、純物質の場合には、水と水蒸気が共存するのは沸点の時のみと言うことになります。
仮に、圧力が１気圧ではなく、0.02気圧程度であれば常温でも沸騰が始まり、液体と気体が共存する状態を経て、すべてが水蒸気になるでしょう。

要するに、教科書とかで述べているのは「『純』物質の三態」です。混合物であれば挙動は少し違っています。例えば大気中であれば空気の存在によって、容器などが圧力で押しつぶされることがなくなるために、大気圧以下の蒸気圧での水蒸気の共存が可能になるんです。

No.4 回答者： doc_somday 回答日時： 2018/09/09 15:01

＞強調?

強調するのは、小学生と中学生だけで十分です。高校生になったら大気中の水蒸気について十分知っていなくては困ります。

No.3 回答者： yhr2 回答日時： 2018/09/09 10:55

＞なぜ沸騰中に共存していることを強調?

おそらく、「液体と固体が共存」という状態との対比で説明しているからでは？　

1気圧のときで考えれば、
・0℃よりも高い温度：水は「液体」で、「固体」である氷は存在しない。（ただし「気体」である蒸気も存在する）
・0℃よりも低い温度：水は「固体」である氷で、「液体」の水は存在しない。（ただし「気体」である蒸気も存在する）
・0℃のときには、「液体」の水と「固体」である氷が共存する。（ただし「気体」である蒸気も存在する）

これを「100℃」で考えて表現したのでしょう。
・100℃よりも高い温度：水は「気体」である蒸気で、「液体」の水は存在しない。
・100℃よりも低い温度：水は「液体」である。（ただし「気体」である蒸気も存在する）
・100℃のときには、「液体」の水と「気体」である蒸気が共存する。（ただし「気体」である蒸気も存在する）

上の「ただし」のところをすべて省略していますよね。
これをいうと「凝固・融解」「気化・凝縮」について「正確ではあるが、述べたいことのポイントが見えにくくなるから」ということだと思います。「ポイント」を「強調」しているということ。

No.1 回答者： むらさめ 回答日時： 2018/09/09 09:23

教える側(指導要領)の都合です。

温度、圧力、(成分)、で物質がどの相(固相、液相、気相)を取るのか決まってきます。
水などでは、温度-圧力でどの状態を取るのかを表すため、状態図↓というものが出てきます。
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3 …
水などは沸騰する前にも蒸発したりするのですが、状態図を観ると温度と圧力の関係で、物質がどの相を取るのかがメインに描かれています。
この状態図というものは、一応高校の化学でチラリと出てくるのですが、温度や圧力の他に、成分、という指標が入ったものなどがあり、
状態図がどうしてできるのかは、大学の化学系に進学して基礎課程で初めて習う内容になっています

固相も鉄などは、いくつか種類があって結晶構造が変わる、磁性が変化するとかの相転移を起こしたりします。
状態図の読み解くことで色々と解ることがあるのですが、高校の化学ではそこまで深く入り込んでいません。
さらっと表面上をなぞる事が中心になっているという、化学を教える大人の事情だと私は思います。