高校化学 沸騰と蒸発の違いがわかりません。 27℃で飽和蒸気圧Apaの液体があったときその物質をボト

高校化学
沸騰と蒸発の違いがわかりません。
27℃で飽和蒸気圧Apaの液体があったときその物質をボトル内に密閉するとボトル内では液体と蒸気がまじってるとおもいます。このときの蒸気の圧力の最大が蒸気圧(Apa)ということでいいですよね？もしそれが1気圧のとき27℃を沸点というのですか？このとき液体内部からも蒸発がおこるのはなぜですか？また、水をいれて密閉した容器を100℃にしても気体部分が飽和蒸気圧なら完全に水が消えない場合があるということですか？そのとき気液平衡ですか？

質問者からの補足コメント

• しらべると水の中の気体が大気圧におされることで本来はつぶれるが、沸点では蒸気圧の方が大きいのでつぶれない。とありましたが、そもそも水の中の気体とはなんですか？水は液体ではないのですか

    補足日時：2025/03/23 20:43

No.2 回答者： himagene 回答日時： 2025/03/27 15:34

・液体をボトル内に満杯にしないで密閉する時、ボトル内の蒸気の圧力の最大が蒸気圧(Apa)ということでいい。

＞もしそれが1気圧のとき27℃を沸点というのですか？
"それ"とは何？ 水の場合を考えたら27℃では沸騰しません。沸騰しないので沸点とは言いません。飽和蒸気圧は大体0.003MPaです。
＞このとき液体内部からも蒸発がおこるのはなぜ
これは、完全な間違いです。沸騰すれば液体内部からの蒸発が起こりますが、蒸気圧が液体にかかっている圧力（大気圧）以下なので沸騰は起こりません。液体と大気の界面から液体の分子が逃げて蒸発しているだけです。
＞水をいれて密閉した容器を100℃にしても気体部分が飽和蒸気圧なら完全に水が消えない場合があるということですか？
水の状態図を見て考えてください。密閉容器なら温度と共に圧力も変わります。
https://vitroid.github.io/水の相図/

No.1 回答者： yhr2 回答日時： 2025/03/23 20:58

そもそも「沸騰」していなくとも「蒸発」は常に起こっています。

コップに水を入れて放置すれば、常温でどんどん蒸発して行きます。「沸騰」なんかしていません。

「ボトル」に密閉しても同じです。ただし、密閉したボトル内は「大気圧」ではありません。
27℃で蒸発して、ボトル内が「水の27℃における飽和蒸気圧」になればそこで蒸発は止まります（正確にいえば、「液体→気体」になる分子数と「気体→液体」になる分子数が等しくなって「平衡」する）。
100℃であれば、ボトル内が「水の100℃における飽和蒸気圧」になればそこで蒸発は止まります。
120℃であれば、ボトル内が「水の120℃における飽和蒸気圧」になればそこで蒸発は止まります（ボトル内は大気圧よりも高い圧力になります）。

密閉ボトルではなく、「大気圧開放」であれば、「100℃以上になるように加熱」すれば、その熱は「液体→気体」になるために使われ、「気体→液体」になる分子数よりも多くなるので「沸騰」という現象が起こります。気体になった水は「開放」されているので、大気圧以上になることはありません。
そのため「開放」では、永遠に「飽和蒸気圧」に達しないのです。
従って「液体の水」も 100℃以上になることはなく、加えられた熱はすべて「液体→気体」になるために使われ続けます。その状態が「沸騰」です。

＞また、水をいれて密閉した容器を100℃にしても気体部分が飽和蒸気圧なら完全に水が消えない場合があるということですか？そのとき気液平衡ですか？

上に説明のとおり「Yes」です。
火力発電所のボイラーでは、「約250気圧、600℃の高エネルギー蒸気」を使って効率を高めていますよ。

「密閉」と「開放」をきちんと分けて考えてみてください。