アルコール温度計は沸点 78℃なのになぜ100℃まで測れるの？

締切済

質問者：aiueo95240
質問日時：2018/09/16 18:26
回答数：6件

アルコールはそのままでは、60℃以上の温度は測れません。
しかしアルコールの上に気体を閉じ込めておくと、100℃ぐらいまで測れるものがつくれます。

ということを聞いたのですが、よくわからないので、詳しく教えていただけないでしょうか？

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回答 (6件)

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No.6

回答者： unos1201
回答日時：2018/09/17 20:09

具体的な加圧の実験結果があったので、追加で示します。

https://www.jstage.jst.go.jp/article/kakoronbuns …
＞加圧および減圧下における沸点曲線の測定 - J-Stage
＞Table 2　メタノールとエタノールの実験的蒸気圧
＞メタノール、3.798atm,摂氏102.76度
＞エタノール、2.321atm,摂氏101.29度

詳しくは論文の表を見ると理解できますが、3から4気圧の加圧でエタノールやメタノールでも沸点が摂氏100度以上にすることができます。

また、水分を加えた状態では沸点が上昇する、厳密には、水の沸点の方が高いので、そちらに移動する傾向がある、共沸点では、むしろ、エタノールの１００％よりも低い温度を示すそうですが、エタノールの質量パーセント濃度が 96.0 wt%のとき1気圧では78.15 ℃となるそうです。

ここまで理解するには、沸点を調べること、また、共沸化合物とはどういう性質か、物性を示すかを学ぶといいのではないでしょうか。

関連としては、固相、液相、気相の物質の３相の関係を知ると当たり前に考えることができる、高圧下での液相から気相への移動にはより高温条件が必要となるのもわかると思います。相転移がキーワードになると思います。

くどいようですが、円柱状のガラス管の中で温度と移動量を一定にするにはそれなりの工夫が必要ですし、真空でないときは液面の上昇により加圧の条件が加わる、より長い管中の残りなどに十分な加圧用の不活性気体を用意するなどが必要でしょうし、均等に目盛りをつけるより、実測して目盛りを書き足す方が信頼性が高い、高級温度計ほど、実測値と目盛りが手書きで書かれていたりするものです。

単純に沸点上昇とか凝固点降下とか、一定の気圧下で考えるのか、物質の３態を温度と気圧も踏まえて表現するのか、それなりに理解することを求められているのではないでしょうか。

一応、物理の項目でしたので、高校生から大学の教養課程、普遍教育課程でも理解できる程度に追加で書いたのですが、難しいようでしたらそんなものかという程度の理解でも十分かも知れません。

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この回答へのお礼

ありがとうございます。

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お礼日時：2018/09/28 00:03

No.5

回答者： windwald
回答日時：2018/09/17 07:49

加圧による沸点上昇は間違いです。

#1さんから#4さんまで全員に全く同じお礼。せっかく頂いた回答を読んでいませんね？

#4さんの回答をようやくすれば、「アルコール温度計にはアルコールは使われていません。加圧によって沸騰させない工夫の温度計もできるかもね」と書かれています。
また、別の出典においても、「赤液温度計　アルコール温度計とも称します。但し実際に封入されている液体はアルコールではなく、着色された白灯油です。」
http://www.nikkeithermo.co.jp/publics/index/59/
「『アルコール温度計』の中身は着色した灯油ということがわかると思います。」
http://www2.hamajima.co.jp/~nandemo/first/rika/o …
と書かれています。

そして別問題にはなりますが、「アルコールの沸点は78℃」という認識自体が誤りです。
アルコールのうち沸点が78℃のものはエタノールくらいであり、
メタノールならば65℃、ドデカン-1-オールならば259℃です。

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この回答へのお礼

ありがとうございます。

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お礼日時：2018/09/28 00:03

No.4

回答者： unos1201
回答日時：2018/09/16 19:55

http://www.keiryo-tsuhan.jp/ondokei/garasusei/sh …
＞○有機液体の中で、通常使用される感温液は、次のものがあります。
エチルアルコール　－50～50℃　白灯油（ケロシン）－30～200℃
トルエン　－80～100℃　工業用ペンタン　－200～30℃
＞有機液体温度計精度はやや劣るが見易い
＞低温域に使用できる。－200～200℃
＞主に赤色に着色されているので赤液温度計ともよばれる。

名前で混乱させられますが、100度までの液体温度計はトルエンやケロシンなどが液体の成分となります。

エチルアルコールですと、揮発性が高い影響もあるのですが、70度未満が実用範囲、万が一、破損して食品に液体成分が混ざっても命に影響の少ないために食料品関係では常用されます。

＞アルコールの上に気体を閉じ込めておくと、100℃ぐらいまで測れるものがつくれます。

精確ということでは実用性がないものですが、不活性の気体を使うことで、高圧になることを前提にした製品も作ることが可能です。棒状ですと、上部に行くほど残りの部分が狭くなる、70度程度ですでに数気圧の高圧になるように調整することで、その先を細くしたりして直線的に温度が測れるみたいに補正したものもあるものです。それよりはトルエンなどを使った方が安くて安全ですので、作ることができるのと、実用的な製品とは一致しません。

アルコールも相転移の状況次第で高圧下では沸点が100度程度もできるもの、最初から高圧をかける工夫をすると、管内口径を一定にしても線形的に温度と移動量の調整も可能になりますので、そういう工夫も可能です。

http://www.andokeiki.co.jp/garasusei/15akaeki.html
＞取扱い方
＞有機液体のものは輸送中などに液切れを起し易いので、使用前に液切れがないかご注意下さい。
＞（※）アルコール温度計、赤液温度計と言われていますが、アルコールが使われていることは少なく、感温液の多くは石油系のものが使用されています。

一応、引用もしましたが、エチルアルコールも透明で無色、混ぜ物によっては沸点上昇もあるでしょうし、加圧でも沸点上昇します。

私も同じ質問を中学の時に理科の先生にしたのですが、アルコール温度計のアルコールが赤いわけないだろ、色付きの段階で何が使われているのか調べないとわからない、トルエンなどと書くと悪用される恐れがあるから記載していないだけと説明されて納得しました。接着剤で中毒する人もいるくらいですから、温度計を割って匂いを嗅ごうという危険人物もいますので、わざとキツイ臭いの混ぜ物をしている製品もあるみたいです。そうすると、破損しても臭いで気づく、市販の電気ガスのガスも臭いをつけることで危険を避けることができるもの、悪用しないためにも必要なものです。