密閉容器内の圧力が減少するのはなぜか教えてください

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質問者：kmky_100
質問日時：2023/06/06 11:09
回答数：5件

密閉容器内（空気のみ）の温度と圧力を測定しています。
外部から加熱し、密閉容器内の温度を120℃に保ち一定（飽和状態）にしていますが、
容器内の圧力が経過時間とともに減少してきました。
容器内の温度が一定になれば、容器内の圧力も一定になるかと
考えておりましたが、減少する理由を教えていただけないでしょうか。

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回答 (5件)

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No.5

回答者： himagene
回答日時：2023/06/06 16:52

気体の分子密度がn, 温度（絶対温度）がTの時の圧力pはkをボルツマン定数として、p=nkT　と表されます。

温度Tが一定の場合に圧力pが低下するのは、分子密度nが小さくなっているためでしょう。つまり容器内の気体分子が漏れているか化学反応によって減っているからです。
圧力容器を一定温度のお湯につけるか容器に石鹸液を塗れば泡が見えると思います。泡の大きさは漏れの量次第です。

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No.4

回答者： stomachman
回答日時：2023/06/06 13:21

(1) 密閉容器内の温度が一定に保たれていないが、それが検出できるような適切な測定ができていない。

（容器内の場所によって温度にムラがあるなど。）
(2) 容器が密閉になっていない。
(3) ガスの成分が除去されるプロセスが容器内で進行している。（たとえば、CO2ガスが容器内の凝結水に溶けて除去されているとか、容器の内壁が錆びることで酸素ガスが除去されているとか。）
などが考えられます。

　まずは(1)を心配すべきでしょう。加熱の際に「目標の温度に達したから加熱やめ」というんじゃ、もちろんダメですね。容器の部位による温度ムラ、容器の壁の外側から内側までの温度勾配や、容器を支持している材料を介しての熱伝導などによって、定常でない熱分布が生じているために「一定」になっていない。じっくり加熱して十分な時間をかけて、また外へ漏れる熱流が一定になるように環境（周囲の空気や、赤外線の反射物や、支持材）の温度も一定に保って長時間待つことで、ようやく「一定の加熱をすることで定常状態が保たれる」ようになる。