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上空に行くほど気圧が低いので、上昇する空気は膨張して、気温が下がる。と、習いましたが、どうして気温が下がるのかがわかりません。空気は膨張するって言うところまでは理解できました。

よろしくお願いいたします。

A 回答 (6件)

 こんにちは。



 空気を暖めるのは太陽ですが、日光は最初は空気をほとんど素通りしてしまいます。そして地面に近いところから空気は暖められます。その空気は、体積が変わらなければ空気の濃さによって気温が決まるのです。
 つまり気圧が高いほど高温で、逆に低くなれば低温になります(シャルルの法則といいます)。
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おはようございます。



この変化は、熱の出入りの無い、「断熱変化」と呼ばれるものです。
シャルルの法則などでは、熱の出入りがあるので、説明としては適当ではないような気がします。

さて、気体が、(熱エネルギーをもらって膨張するのではなく、)外部の圧力の低下により、断熱的に膨張するときは、その気体の温度は下がります。

膨張というのは、気体自身の圧力で外部の気体を押しのける、すなわち仕事をすることになります。
他から熱などのエネルギーをもらって仕事をするのではなく、自分自身の内部のエネルギーで仕事をするわけですから、自分自身の持っているエネルギーは減少します。
気体の場合は、それは温度の低下としてあらわれるわけです。

では。
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#4の方を参考にして下さい。

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気体の温度とは、言いかえれば、気体中を飛び回る様々な分子(大気なら窒素分子や二酸化炭素分子や酸素分子や水分子・・・など)の運動エネルギーのことです。

つまり、温度が高いということは、分子が活発に飛び回っていることを意味します。

暴れまわる不良生徒達をおとなしくさせるには、先生は相当圧力をかけなくてはならないですが、比較的おとなしい生徒達なら、さほど圧力は要りません。
つまり圧力が低い時、生徒達はおとなしい(温度は低い)ということです。

同じ元気な不良生徒でも、教室に閉じ込めておくと大変ですが、校庭に放ってしまえば(体積を増やせば)、いくら暴れまわっても結構で、圧力をかける必要はありません。

つまり、温度と圧力と体積との間には、下のような関係があります(ボイルシャルルの法則と呼びます)。

(圧力×体積)/温度 = 一定量

左辺の『圧力』が減った時、右辺を一定量に保つためには、『体積』を増やすか、『温度』を下げなくてはなりません。
熱力学的にはこういうことです。

だから、気圧が減った⇒膨張した⇒温度が下がった、という段階的な変化が起きているわけではなく、これらは相互関係の中で絶え間なく変化しています。

変な比喩をしたから、かえって分かりにくいかも知れません。下記サイトで絵で見るときっと理解できると思います。

参考URL:http://www.kamikawas.com/webtext/ib/heat/heattxt …
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気体の温度とは、言いかえれば、気体中を飛び回る様々な分子(大気なら窒素分子や二酸化炭素分子や酸素分子や水分子・・・など)の運動エネルギーのことです。

つまり、温度が高いということは、分子が活発に飛び回っていることを意味します。

暴れまわる不良生徒達をおとなしくさせるには、先生は相当圧力をかけなくてはならないですが、比較的おとなしい生徒達なら、さほど圧力は要りません。
つまり圧力が低い時、生徒達はおとなしい(温度は低い)ということです。

同じ元気な不良生徒でも、教室に閉じ込めておくと大変ですが、校庭に放ってしまえば(体積を増やせば)、ストレスも解消されおとなしくなってくれます。

つまり、温度と圧力と体積との間には、下のような関係があります(ボイルシャルルの法則と呼びます)。

(圧力×体積)/温度 = 一定量

左辺の『圧力』が減った時、右辺を一定量に保つためには、『体積』を増やすか、『温度』を下げなくてはなりません。
熱力学的にはこういうことです。

だから、気圧が減った⇒膨張した⇒温度が下がった、という段階的な変化が起きているわけではなく、これらは相互関係の中で絶え間なく変化しています。

変な比喩をしたから、かえって分かりにくいかも知れません。下記サイトで絵で見るときっと理解できると思います。

参考URL:http://www.kamikawas.com/webtext/ib/heat/heattxt …
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国際線の飛行機(約10-12Km)で外気温度の表示がありますがマイナス56度とか出ていることがあり驚きます。




対流圏(地表から約 10km)がありその上には成層圏があります。 温度はマイナス50度にもなるようです。


その上には成層圏があってオゾン層が紫外線を吸収することで、大気が加熱されまた温度が 0℃ほどにまで上昇するようです。

詳しい解説のサイトを見つけましたので参考に
http://www.keirinkan.com/kori/kori_synthesis/kor …

http://www2.ocn.ne.jp/~kuri56/rika/WeatherTA.htm

参考URL:http://www2.ocn.ne.jp/~kuri56/rika/WeatherTA.htm
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Q温度が上がると気圧は下がる?気圧の意味

温度が上がると気圧はどうなるのでしょうか?
http://www.youtube.com/watch?v=CLvuNAhGX_8
この動画を見て天気のことを勉強させていただいていました。

すると温度が上がると気圧がさがると言っているのですが
これはあっていますか?

僕のイメージでは
空気には目に見えない粒子があり、それが飛び回っていて、
気圧が高いとは、粒子が密集しており、温度が高く
気圧が低いとはその粒子がバラバラに動いており、温度が低い
これはあっていますか?


少しひっかかるのは、袋があるとし、その袋の中から外に押しているのが気圧ですか?
それとも、外から中に教えているのが気圧ですか?

教えてください。

Aベストアンサー

君の考え方にも,動画で見た先生の説明にも,少し無理というか考え違いの部分があります。

1.PV=nRT ・・・・・ この式は閉じられた空間での,乾燥した空気の話しです。
2.夏と冬との海陸の気圧差について,海洋における蒸発の問題が考慮されていません。
3.先生の説明では,冬に何故大陸に高気圧が出来るのか,海洋が低気圧になるのかの説明が不十分です。

1.は他の回答でも触れられています。あくまでも密閉された容器内での,気温と気圧の関係です。自由空間(蓋のない容器)では,下から暖められた空気は上方に逃げて行く為,気圧が下がって低気圧になっているように見えます。
2.夏の太平洋では,昼夜の平均で見れば,陸地よりも海水の方が温度が高く,その為蒸発量も海域の方が遙かに多くなります。湿った空気と乾いた空気を比べると,湿った空気の方が遙かに軽くなります。このため海域の空気は大きく膨張し対流を起こしますが,上昇できる高さには制限があります。上昇範囲の最高高度を『圏界面』と呼び,圏界面より下の対流可能な範囲を『対流圏』と呼びます。夏の太平洋では,膨張した湿った空気の勢力は四方八方へも広がります。これが太平洋高気圧の正体です。台風は,太平洋高気圧の周辺部の,気流の乱れやすい地域(陸地からの冷気と接触する部分)で発生します。
3.冬の陸地は対流(大気大循環のシステム)によって,偏西風帯が南下してくる為,冷気団を抱え込むことになります。海域では日射が弱まる為,夏ほどには高気圧が発達しません。その関係で日本付近には冷気が強く吹き出してくる訳です。

それから,『気圧』の定義についてですが,1.のような容器内ではなく,自由空間での圧力を考えます。『1平方cmあたりの地表面における空気の重さ』或いは『君の肩に掛かる1平方cmあたりの空気の重さ』と定義します。平均的な地表面付近の気圧=1気圧=1013hp はご存じでしょう。

気圧が高いとは、粒子が密集しており、温度が高く
気圧が低いとはその粒子がバラバラに動いており、温度が低い
これはあっていますか?

密閉容器内ではそう言う考え方も出来ます。別の考え方として,
密閉容器内では温度が高くなると,空気分子の熱運動エネルギーが高まり,分子同士の衝突が激しくなって,その結果として気圧が高くなる。逆に,冷えると運動エネルギーを失って気圧が下がる。・・・と考えます。
夏の太平洋高気圧は,非常に大きな密閉容器内での,大量に水蒸気を含んだ(熱エネルギー量の大きい)空気分子の「振る舞い」と,陸地での冷却・乾燥した大気の「振る舞いの結果」と理解しましょう。
解りにくい部分があったら,補足で質問してね。

君の考え方にも,動画で見た先生の説明にも,少し無理というか考え違いの部分があります。

1.PV=nRT ・・・・・ この式は閉じられた空間での,乾燥した空気の話しです。
2.夏と冬との海陸の気圧差について,海洋における蒸発の問題が考慮されていません。
3.先生の説明では,冬に何故大陸に高気圧が出来るのか,海洋が低気圧になるのかの説明が不十分です。

1.は他の回答でも触れられています。あくまでも密閉された容器内での,気温と気圧の関係です。自由空間(蓋のない容器)では,下から暖められた空...続きを読む

Q理科についてです。気圧が下がると温度も下がると習いました。なぜですか?気圧が高いと空気の質量が多く

理科についてです。気圧が下がると温度も下がると習いました。なぜですか?
気圧が高いと空気の質量が多くて気体の温度も高いんですか?だから気圧が低くなると空気の質量が少なくなって気体の温度も下がるんですか?
説明わかりにくくてすみません。(−_−;)

Aベストアンサー

ボイル・シャルルの法則というものがあります。(高校で習うかな?)
 ちょっと難しいので、中身を簡単に説明します。

 空気などの温度を上げると「熱膨張」します。これを、外から圧力をかけて無理やり元の体積に戻すと、中の圧力は上がります。
 つまり、体積を変えずに熱を加えると、圧力が上がります。

 これを逆にします。空気が冷えると、熱膨張の反対で体積が減ります(縮みます)。これを引っ張って無理やり元の体積まで大きくすれば、中の圧力は下がります。
 つまり、体積を変えずに温度を下げると、圧力が下がります。
 同じことですが、体積を変えずに圧力を下げると、温度が下がります。(これをじわじわとやると、外から熱が入って来て周りと同じ温度になってしまうので、「急に圧力を下げる」と確かに温度が下がります。これを「断熱膨張」と言います。クーラーはこの原理で温度を下げています)

Qなぜ標高が高いほど気温が下がるの?

 大気圏外、例えば宇宙空間や月世界では日向の温度は凄く高いと聞きました。

 では大気圏内では何故、標高が高くなるにつれて気温が下がるのでしょうか

 単純に考えると太陽に近づくから暖かくなるって思うのですが、、

 『人生半ばにして、馬鹿か?』と思われるかもしれませんが、ご回答お願い致します。

Aベストアンサー

太陽に近い、遠いの前に気圧が関係しています。冬に缶コーヒーの蓋を開けないまま直火にかけると強烈な音とともに破裂してしまいます。これは缶の中の空気や水分が暖められて膨張し体積を増して缶の中の圧力が高くなった結果です。破裂する手前で缶を冷やしてやると中の空気が収縮し圧力は低くなる。逆に気圧を変えても同じことが起こります。気圧を高めれば温度が上がり、気圧を下げれば温度がさがります。(ボイル.シャルルの法則)
高い山に登ると気圧が下がるため100mにつき0.5度C下がります。1000mでは5度Cも下がることになってしまいます。

Q標高が高いと温度が下がる理由は?

最近、海外の山を登り、とても温度が低かったので、気になりました。

似た質問が4月10日にありましたので参考にさせていただきましたが、まだ良く分からないので質問させていただきます。

標高が高いと温度が下がる理由は「太陽の光を大地が吸収して温かくなり、そのエネルギーで空気を温めている」ということですが、高い台地の上であれば、地面は台地の地面がすぐ下にあるため、地面が同様に太陽の熱を吸収するのではないかと思います。台地の表面が、低地の表面と同様に、太陽光を吸収して、空気を暖めないのはどのような理由でしょうか?(それとも、台地の上であれば、100メートルごとに0.6度づつ気温が落ちるということはないのでしょうか?上空だけでしょうか?)

また、「空気が薄いから」ということについても、例えば、大気のない月の表面では昼間は摂氏100度以上に達するということを聞いたことがあります。(夜はマイナス100度以下ですが)それであれば、標高が高い山の上は、昼間は地上よりも温度が高く、夜は地上よりも温度が低くなるのではないかと思いますが、実際はそうではありません。

こういう風に考えると良く分からなくて混乱してしまいます。どなたか、分かりやすい回答をいただけると助かります。

よろしくお願いします。

最近、海外の山を登り、とても温度が低かったので、気になりました。

似た質問が4月10日にありましたので参考にさせていただきましたが、まだ良く分からないので質問させていただきます。

標高が高いと温度が下がる理由は「太陽の光を大地が吸収して温かくなり、そのエネルギーで空気を温めている」ということですが、高い台地の上であれば、地面は台地の地面がすぐ下にあるため、地面が同様に太陽の熱を吸収するのではないかと思います。台地の表面が、低地の表面と同様に、太陽光を吸収して、空気を暖めな...続きを読む

Aベストアンサー

こんにちは。

問題のポイントは2つあります。

1つめは、地球大気の特に対流圏が、下にいくほど温度が上昇する(地面から熱をもらうから)という構造をしていることです。これは、地球大気が太陽光線のエネルギーのほとんどを占める可視光線をあまり吸収しないことが原因です。

2つめは、もし温まった空気が軽くなって上昇しても、断熱膨張というメカニズムで、温度が下がってしまうことによります。上にいくほど空気が薄くなるから単純に温度が下がるのではなくて、気体が周囲の気圧が下がることにより膨張するときに外に向かって仕事をするすなわちエネルギーを使ってしまうことが原因です。

ぜひ、ぜひ、下の参考URLを読んでみて下さい。

では。

参考URL:http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=842814

Q気圧の変化はどうして起こるの?

台風の季節になりましたね。TVの天気予報を見ていて、台風が起こる仕組みを子供に説明しているうちに、そもそもなぜ気圧が変化するのかという疑問に至りました。

どうしてでしょうか?地球の自転とか、そういうことかな、とも思うのですが、どうも納得のいく答えが見つかりません。よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

空気は熱せられると体積が膨張しますよね。熱しても重さは同じなので,体積が増えると,比重が小さくなります。したがって,熱せられた空気は,周りの冷えた空気よりも軽いので上昇します。
低気圧の発生のメカニズムは,この空気の上昇によります。
逆に,上空で空気が冷やされると,比重が大きくなって,地表に下降します。これが高気圧の発生のメカニズムです。
すなわち,上昇気流により周りの空気を引っ張るのが低気圧,逆に地表に押し付けるのが高気圧です。

台風は,南の海上で熱せられた空気の上昇によって大型の低気圧として発生します。

Q暖かい空気と冷たい空気の圧力差

室内換気についてなんですが、室内と室外の温度が違うとその圧力差により換気を行いますよね?
では、暖かい空気と冷たい空気ではどちらのほうが高くなるのでしょうか?
また、圧力が違うとなぜ空気の移動がおこるのでしょうか?

Aベストアンサー

空気は暖められると軽くなり(膨張して密度が薄くなり)、上に昇ることはご承知だと思います。
単純には部屋の空気は暖められて気圧が低くなっており、外の空気は冷えており気圧は高いです。

極端な例
・台風などは空気が暖められ急激な上昇気流により、気圧が過度に低くなります。
・今時期はシベリアが放射冷却などによりギンギンに冷やされるため、空気の密度が高くなりシベリア高気圧となります。
http://contest.thinkquest.gr.jp/tqj2000/30361/allaboutkisyou/highpressure.html

>>圧力が違うとなぜ空気の移動がおこるのでしょうか
台風を考えるとわかると思いますが、気圧の低い所に周囲から空気が吹き込みます。
窓を開けるとわかりますが、どっと外の冷たい空気が吹き込みます。
そして、部屋の暖かい空気は窓の上のほうから押し出され、外の上のほうに向かいます。
台風も同じです。周囲から空気が吹き込みますが、中心(台風の目)では、強い上昇気流となるため風は吹いていないような気になります。

参考URL:http://contest.thinkquest.gr.jp/tqj2000/30361/allaboutkisyou/highpressure.html

空気は暖められると軽くなり(膨張して密度が薄くなり)、上に昇ることはご承知だと思います。
単純には部屋の空気は暖められて気圧が低くなっており、外の空気は冷えており気圧は高いです。

極端な例
・台風などは空気が暖められ急激な上昇気流により、気圧が過度に低くなります。
・今時期はシベリアが放射冷却などによりギンギンに冷やされるため、空気の密度が高くなりシベリア高気圧となります。
http://contest.thinkquest.gr.jp/tqj2000/30361/allaboutkisyou/highpressure.html

>>圧力が違うと...続きを読む

Q1気圧は1013hPaと言いますが、、、

大気圧・1気圧は1013hPaと言い、これは地球上の海抜面の大気圧を平均した値ということだとHPで見たのですが、これは温度(気温)は何℃での話なのでしょうか??
仕事上で海抜補正について、検討しなければならず、困っています。
よろしく、お助け下さい。
また、下記のHPを参考に検討しようと考えています。
http://www.juen.ac.jp/scien/naka_base/met_cal/press_height.html
http://www.juen.ac.jp/scien/naka_base/chigaku/kishou03.html
これら以外に有用なHPがありましたら、あわせて教えて下さい。

Aベストアンサー

No.1の回答をご覧になってかえって混乱されておいでのようですが,内容的にも質問に対してまともに回答しているとは思えませんし,それ以前に日本語としても通じない文章ですので,あまり気にしないのがよろしいかと存じます。

お仕事で必要なのは,「気圧を実測して,海面更正の計算をする」ということですね?
それでしたら,1気圧=1013hPaの話はとりあえず忘れましょう。
>15℃だとすると、20℃では換算しなければいけないんでしょうか・・・。
海面更正であれば,最低限,現地気圧・現地気温・観測値の高度が必要です。

参考URLにかかげたページに,気象庁の公式観測で用いられている海面更正の式が出ています。
また,この式の導出方法は,たとえば二宮洸三著『気象が分かる数と式』(オーム社,2000年)の130~132ページに出ています。
さらに,この式において便宜上,気温分布を-0.5℃/100mとして,高度と現地気温から,気圧の補正値(海面気圧-現地気圧)を求めるための数表が『理科年表』にのっています(2002年版では340ページ)。二宮さんの本にも同じ表が出ています。

「1気圧」という単位は,今日では温度に関係なく,「1013.25hPa」に等しいと定義されています。
歴史的には,海面高度における気圧の平均値ということで始まった単位なのでしょうが,今日ではもはやその意味を離れているというべきでしょう。
1インチが2.54cmに等しく,1貫が3.75kgに等しいのと同様,1気圧は★常に★1013.25hPaに等しいのです。
むしろ,1mの定義になぞらえた方が,より適切かもしれません。
もともと1mは「北極から赤道までの距離の1000万分の1」として定められ,それに従ってメートル原器が作成されました。
ところが,そのメートル原器の印から印までの長さを1mとして地球の大きさを測りなおして見たら,北極から赤道までは10000mではなく,10002mあったのです。
しかし,すでにメートル原器に基づいた長さとして使われはじめていたので,ここで当初の定義に合わせてメートル原器の示す長さを0.02%長くしたら,混乱の下になりかねません。
そこで,最初の定義を捨てて,メートル原器の長さを1mとして定義しなおしたわけですね(1889年,第1回国際度量衡総会)。
その後さらに変遷を重ねて,現在では光の速度から定義されていることはご存じかと思います。

1気圧は,1954年の第10回国際度量衡総会の決議4で,
「あらゆる適用に対して次の定義,
1標準大気圧=1 013 250ダイン毎平方センチメートル,
すなわち,101 325ニュートン毎平方メートル,
を採用することを声明する」
と定められました。

したがって,
>これは地球上の海抜面の大気圧を平均した値ということだとHPで見た
とのことですが,それはおそらく「歴史的にはそのような意味づけで定められていた」ということでしょう。
もし,現在でもそれが定義であるかのような書き方がされていたとしたら,そのページを書いた人の誤りです。

なお,1013.25hPaという数値を求めるにあたってどのような計算が当時行われたかまでは,ちょっとわかりません。まあ世界中の海面気圧の値を用いたのは確かでしょうし,気温についても何らかの考慮があった1かもしれませんが,ちょっと資料がありません。
確かなのは,今日,圧力の大きさを「何気圧」と書き表す際に,実際の平均海面気圧を求めるためにそのつど世界中で観測を行ったりする必要はないよ,単にhPaの数字を1013.25で割り算するだけですむのだよ,ということです。

ちなみにNo.1の回答に「上空5000mの気温を測った人はいませんよ」とありますが,昔(気象観測の草創期に)気球に乗って命がけで上空の気温を観測した話を聞いたことがあります。あれは記憶違いだったのでしょうか。
(長くなってすみません。)

参考URL:http://www.narusawako.jp/kaimenkiatsu.htm

No.1の回答をご覧になってかえって混乱されておいでのようですが,内容的にも質問に対してまともに回答しているとは思えませんし,それ以前に日本語としても通じない文章ですので,あまり気にしないのがよろしいかと存じます。

お仕事で必要なのは,「気圧を実測して,海面更正の計算をする」ということですね?
それでしたら,1気圧=1013hPaの話はとりあえず忘れましょう。
>15℃だとすると、20℃では換算しなければいけないんでしょうか・・・。
海面更正であれば,最低限,現地気圧・現地気温・観測値...続きを読む

Q真空状態の温度

素朴な疑問なのですが、真空状態の空間の温度は何度(ケルビン)になるのでしょうか?真空になると仮定するとです。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

返事が遅れました。ごめん
「もし、熱が熱損失もなく伝わるのであれば、かなり遠いところにある発熱体からも影響を受けそうなものですが。200度のものと、100度のものがあったとすると、この人工衛星は300度になるのでしょうか。よろしくお願いします。」
まず基本的なお話として、真空中では熱は伝わりません。ではなぜ人工衛星が熱くなるかということですが。この理由は光なのです。光というのは面白い性質があります。エネルギーを運んでいるとき、つまり飛んでいるときは他に干渉しないのです。何かにあたるとそのエネルギーを相手に伝えるのです。夏の日差しでガラスはあまり熱くならないでしょう。でもガラスの内側の物は非常に熱くなりますね。光は運んでいるエネルギーを特定のものに降ろすのです。衛星は温度上昇を防ぐために光を反射するアルミホイルのようなもので包んでいます。さて、質問の件ですが、太陽が2個あれば、
当然光の量も大きいので、人工衛星の温度は上昇します。たぶん、人工衛星が数百度にもなるのに、皆さんの回答では、真空は絶対零度(に近いという表現が正しいと思いますが。)ですという、質問者さんは疑問に思ったでしょう。でも真空はやはり絶対零度なのです。でもたくさんの光やx線や素粒子が飛び交っていることも事実です。これらの粒子は熱ではないのです。あくまでも素粒子ということで、何かに衝突しない限り熱にならないのです。だから真空では光が当たれば熱くなるし、光がなくなるととんでもなく寒いのです。光や素粒子というのは変な性質を持っているでしょう。素粒子はまだまだ解らないことがたくさんあります。一生懸命勉強して解明してくださいね。
期待しています。
参考まで

返事が遅れました。ごめん
「もし、熱が熱損失もなく伝わるのであれば、かなり遠いところにある発熱体からも影響を受けそうなものですが。200度のものと、100度のものがあったとすると、この人工衛星は300度になるのでしょうか。よろしくお願いします。」
まず基本的なお話として、真空中では熱は伝わりません。ではなぜ人工衛星が熱くなるかということですが。この理由は光なのです。光というのは面白い性質があります。エネルギーを運んでいるとき、つまり飛んでいるときは他に干渉しないのです。何...続きを読む

Q空気の熱膨張について教えてください。

空気の熱膨張について調べています。
20℃の空気1㎥が100℃に温度が上昇したとき、体積はどのように変化するのでしょうか?
また、同じように20℃から-40℃に下降したときはどのように変化するのでしょうか?
気圧等の条件を無視しているためおおよその値で構いませんが、教えていただきたいと思います。
また、合わせて考え方も教えていただけると助かります。

よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

回答1で挙げられてますが、
シャルルの法則は
「圧力が一定のとき、理想気体の体積は絶対温度に比例する」
と、非常に簡単なものです。

後は「絶対温度=摂氏温度+273.16」であるということさえ分かっていればOK。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%B5%B6%E5%AF%BE%E6%B8%A9%E5%BA%A6

> 20℃の空気が100℃に温度が上昇したとき、

摂氏20度は、絶対温度293.16Kで、
摂氏100度は、絶対温度373.16Kですから、
同圧力の場合、体積は373÷293=1.27倍になります。

Q気圧が下がるとなぜ沸点が下がるの?

真空にすると、沸点が下がって低い温度で沸騰しますが、なぜそもそも真空にすると(あるいは、気圧が下がると)沸点が下がるの?

Aベストアンサー

液体に接している空間にはその液体の蒸気が存在します。その蒸気の圧力を蒸気圧といいます。その蒸気圧の大きさには限界があります。その限界の圧力で釣り合います。蒸発平衡といいます。限界の圧力のことを「飽和蒸気圧」といいます。#4で「蒸気圧」と言われているものはこの飽和蒸気圧のことです。化学では平衡状態について考えている場合が多いので「飽和」という言葉を省いているのです。
でも沸騰や蒸発は液相と気相との間での平衡が成り立っていないときに起こります。「蒸気圧」と「飽和蒸気圧」を区別する方がいいと思います。部屋の中で水を加熱すると蒸発が起こります。部屋の中の水蒸気は飽和していません。蒸気圧<飽和蒸気圧です。どんどん蒸発します。部屋の体積が大きいので飽和に達することが出来ません。いつまでも蒸発が起こります。普通は液体の表面からだけ気体(蒸気)が発生します。内部から気体が出るということは泡が出来るということです。これはある条件で起こります。沸騰と呼ばれています。水面に大気圧がかかっていると泡が出来るためには「泡の中の気体の圧力>大気圧+水圧」でなければいけません。泡の中の気体の圧力はその温度での飽和蒸気圧です。大気圧の部分には蒸気圧も含めなければいけないのですが空間が広いと拡散してしまって考えなくてもいいようになります。
水圧はビーカーや鍋で加熱をしている場合は大気圧に比べてかなり小さいです。(10mの水柱で1気圧です。)
「飽和蒸気圧>大気圧」が泡のできる条件であることになります。大気圧が小さくなればこの条件の成り立つ温度も低くていいことになります。
沸騰というといつまでもぼこぼこと泡ガ出ているというイメージを持ってしまいます。でも平衡が実現していないアンバランスな状態を大急ぎで埋めようとしている途中の変化ですから平衡が実現すれば沸騰は止まります。部屋の中でやればいつまでたっても部屋の蒸気圧が飽和にならないから沸騰が続くのです。密閉容器の中でやればすぐに飽和になりますから沸騰は一度は起こったとしてもすぐに止まります。密閉容器で全体を均一にゆっくり加熱して行く(平衡に近い状態を維持しながら過熱する)と沸騰は起こらなくなります。液面に接している蒸気の圧力≒飽和蒸気圧ですから液面にかかる気体の圧力=蒸気圧+空気の圧力≒飽和蒸気圧+空気の圧力>飽和蒸気圧です。いくら加熱しても泡のできる条件は実現しないことになります。蒸発だけが起こります。沸騰が起こればその温度以上には温度は上がりませんが沸騰が起こらないので加熱を続ければどんどん温度が上がることになります。
密閉容器であっても底だけを加熱している場合は液体と気体との間に温度差がありますから沸騰が起こる場合もあります。
圧力釜の場合はある圧力になると気体を外に逃がすということをやっています。その圧力に相当する温度で沸騰が続くことになります。

ポンプで引いて減圧しているような場合は生じた蒸気も一緒に引いてしまいますからいつまでも沸騰が続くということになります。ピストンのついたシリンダーの中に液体を入れてピストンを引いた場合、沸騰は起こったとしても一瞬です。飽和になれば終わりです。
「真空になれば沸騰する」という表現ではこのあたりがあいまいです。

液体に接している空間にはその液体の蒸気が存在します。その蒸気の圧力を蒸気圧といいます。その蒸気圧の大きさには限界があります。その限界の圧力で釣り合います。蒸発平衡といいます。限界の圧力のことを「飽和蒸気圧」といいます。#4で「蒸気圧」と言われているものはこの飽和蒸気圧のことです。化学では平衡状態について考えている場合が多いので「飽和」という言葉を省いているのです。
でも沸騰や蒸発は液相と気相との間での平衡が成り立っていないときに起こります。「蒸気圧」と「飽和蒸気圧」を区別...続きを読む


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