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化学の夏期課題をやっていてさっぱり分からない問題がありました。
解答は手元にあるのですが、読んでもいまいち分かりません。
分かりやすい解説(高2レベル)をお願いします。

1.
断熱容器の中で80℃の水100gと0℃の氷100gを
混合したときの水の温度は40℃か、40℃より高いか、40℃より低いか。

私は40℃だと思ったのですが、解答は40℃より低いでした。
解説には熱量のことが書いてあるのですが、よく分かりません。

2.
断熱容器に100℃の水蒸気を入れて加圧していくとどうなるか。
(ア)何も変化はない。
(イ)100℃の水が生じる。
(ウ)100℃よりも温度が高い水が生じる。
(エ)100℃よりも温度が低い水が生じる。

私はウだと思ったのですが、なんせ勘なので根拠は全然ありません。
解答もウで答えとしては正解なのですが、
「100℃よりも温度が高い水」が存在するのかどうか疑問です。

3.
断熱容器に冷水を入れてポンプで排気するとどうなるか。
(ア)何も変化はない。
(イ)水は沸騰するが、水温は変わらない。
(ウ)水温が次第に上昇し、やがて沸騰する。
(エ)しばらくすると沸騰し、そのうち容器内の水は凍る。

私はウにしたのですが、2と同様、勘なので根拠なしです。
解答はエでした。
「ポンプで排気する」ことの意味がよく分かりません。

分からないことだらけですが、1つでも分かれば教えて下さい。

A 回答 (12件中11~12件)

(1)について


「氷」と言うのがミソですね。つまり融解潜熱分だけ低くなります。

(2)について
まず100℃の水蒸気を密封した時点で1気圧ですね。
そこから「加圧」していくと圧力は高くなります。100℃と言うのは1気圧の時の水の沸点であり、より圧力が高くなると沸点も高くなり、水(分子)の液相が存在出来る状態になるわけです。

(3)について
>「ポンプで排気する」ことの意味がよく分かりません。
と言うことですが、「減圧しつづける」と考えてください。
「沸点の定義」についてはご存知ですか?
減圧していくと当然圧力が下がります。その内部の温度の水の蒸気圧になったときに沸騰が始まりますね。
沸騰することにより、蒸発潜熱を奪われますので、水温は徐々に下がっていくことになりますが、凝固点(融点) はそれほど圧力の影響を受けませんので約0℃(厳密には状態図から読む必要があります。)になると氷になります。

もし、分らない用語等がありましたら、補足願います。
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この回答へのお礼

融解潜熱・蒸発潜熱の意味がよく分からないのですが・・・
融解熱・蒸発熱とはやはり違うのですか?
「ポンプで排気する」ことの意味は分かりやすかったです。
ありがとうございました。

お礼日時:2001/08/31 19:26

>1.


0℃の氷と0℃の水はもっている熱量が違いますよね。
融解熱の分だけ。

>2.
大気中で水が100℃で沸騰するのはその温度での
蒸気圧が外圧に等しくなるからですね。
外圧が大気圧よりも大きければ、その外圧とおなじ蒸気圧を
示すようになるまで液体として存在するでしょう。

>3.
おそらく2.の逆を考えさせたいのでしょう。
外圧が下がると考えればよいのでは。
冷水のもつ蒸気圧よりも外圧が低くなればその時点で
沸騰し、そのときの気化熱で残っていた液体が凝固するのでしょう。
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この回答へのお礼

なるほど!
よく分かりました。ありがとうございました。

お礼日時:2001/08/31 19:23

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