混合気体のVTグラフの形を教えて下さい

窒素のように液体になりにくい気体と、水のように液体になりやすい気体を可変体積の容器に入れ、全圧P一定で温度を変化させたときのVTグラフはどのような概形になるでしょうか。
私の予想としては、両方の気体の飽和蒸気圧の和がPになる温度をtとおくと、T<tの時はVが0に近い値となり、T>tの時は、比例のグラフになると考えます。

質問者からの補足コメント

• すみません、窒素のような液体になりにくい気体ではなく、水とエタノールのような、どちらも気体になりやすい2種類の混合気体の場合のVTグラフについても教えて下さると助かります。

    補足日時：2022/04/05 17:57

No.2 回答者： Zincer 回答日時： 2022/04/06 09:20

この場合はそれらの溶解度で考え方が異なります。

水ーベンゼンのようにそれらが互いに溶けない場合は
２つの物質の蒸気圧の合計＝外圧
となった時点で沸騰します。これを利用したものが水蒸気蒸留です。
その場合は「両方の気体の飽和蒸気圧の和がPになる温度」で気体になります。それ以下の温度では前述したように気体は存在できません。
※他に気体が存在しなければという前提を忘れないでください。
また、水ーエタノールのように完全に混合してしまう場合には、
「２つの純物質の蒸気圧の和」と「混合溶液の蒸気圧」が等しくなりませんので、「両方の気体の飽和蒸気圧の和がPになる温度」で沸騰するわけではないのことに注意しなくてはいけません。
これに関してはラウールの法則で説明されます。

No.1 回答者： Zincer 回答日時： 2022/04/05 08:54

２種類の物質が共存する場合は

T<tの時、（水などの）蒸気圧＋（窒素のような）気体の圧力＝全圧
となりますので、Vが０に近い値となるわけではありません。
気体が液体にほとんど溶けないのであれば、気体の体積が０になることはないのです。
ややこしいのは水のみが存在する場合です。
T<tの時には蒸気圧では外圧に対抗できませんので、その蒸気（＝気体）は存在できず、体積は液体のみの体積（＝ほぼ無視小）となります。
T>tの時は「分子の大きさに対する補正」や「分子間力の補正」を必要としない温度まで上げれば、その体積は絶対温度に比例することになるでしょう。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます！
窒素はそもそも蒸気圧に達するまで温度を下げることがないですものね、失礼いたしました。

お礼日時：2022/04/05 19:04