混合気体と蒸気圧 [問題文] ヘキサンと窒素をそれぞれ0.20molずつピストンに入れる。圧力1.0

混合気体と蒸気圧

[問題文]
ヘキサンと窒素をそれぞれ0.20molずつピストンに入れる。圧力1.0+10^5Pa 温度を60℃に保ったところヘキサンは全て気体となった。
40℃においてヘキサンが液体を生じ始める。
17℃のときヘキサンがすべて気体となるためには体積を何リットル以上にしなければならないか

[質問]
60℃のとき ヘキサンと窒素の分圧はどちらも0.5+10^5Paです。
17℃においてヘキサンがすべて気体になったときの分圧は飽和蒸気圧0.2+10^5Paです。

60℃と17℃でどうして分圧が異なるんですか？
どちらもすべて気体でかつmol数も等しいので分圧も等しくなるんでは…
ヘキサンが全て気体になった瞬間が0.2+10^5Paで
その後すぐに0.5+10^5Paになるということでしょうか。

分かっていないので御回答よろしくお願いします。

質問者からの補足コメント

• 圧力の値 + でなく × です。
  申し訳ありません。

    補足日時：2018/09/11 08:38

No.1 ベストアンサー 回答者： Zincer 回答日時： 2018/09/11 13:19

>60℃と17℃でどうして分圧が異なるんですか？

途中の「40℃においてヘキサンが液体を生じ始める。」がすっかり抜けてますね。
おそらく40℃でのヘキサンの飽和蒸気圧が0.5×10^5Paなのでしょう。前回も書きましたが、飽和蒸気圧以上の圧力がかかると、気体状態を維持できずに液相が現れます。それ以下の温度では蒸気の圧力は飽和蒸気圧を超えることができないのです。

＞どちらもすべて気体でかつmol数も等しいので分圧も等しくなるんでは…
全て気体であるならばそうなるでしょう。ヘキサンの総モル数に変化はありませんが、一部液化した状態では気体の状態方程式は使えません。気液平衡状態にある気体の分圧は、その温度での飽和蒸気圧になるのです。

＞ヘキサンが全て気体になった瞬間が0.2+10^5Paで
＞その後すぐに0.5+10^5Paになるということでしょうか。
「17℃のときヘキサンがすべて気体となるためには体積を何リットル以上にしなければならないか」のことだ思います。
再度書きますが、17℃での飽和蒸気圧は0.2×10^5Paです。これはピストン内部の体積を増加させても、液相がすべて気相になるまで変わりません。
ここで「どちらもすべて気体でかつmol数も等しいので分圧も等しくなるんでは…」が出てきます。すべて気体なので、「ヘキサンの分圧」＝「窒素の分圧」なのです。
要するに「17℃で全圧が0.4×10^5Pa（0.2×10^5の2倍）以下となる最小の体積を求めなさい。」と問うているのです。
全圧が１.0×10^5Paではないので、0.5×10^5Paに意味はありません。

前回の他の回答の中にもありましたが、これらの条件が成立するためには
窒素がヘキサンに溶解しない。
気相となったヘキサンは（理想気体の）状態方程式に従う。
などの前提条件が成り立つ必要があります。
本来、沸点付近での気体は状態方程式から外れる場合が多いので、上記のような注意があるはずです。

この回答へのお礼

度々親切な御回答ありがとうございます。

ピストンなので全圧は常に一定の1.0×10^5Paと思っていたのですが、
これは人間の手が加えられてるんですか…。確かに温度を上げてないのに体積を膨張させるのは人間の手を借りることになりますね。?

お礼日時：2018/09/11 13:52

No.2 回答者： Zincer 回答日時： 2018/09/11 14:12

＞これは人間の手が加えられてるんですか…。

確かに温度を上げてないのに体積を膨張させるのは人間の手を借りることになりますね。?
そういうことです。
多分その方向で行けば解答にたどり着けるはずです。