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一定温下で、圧力を変化させ、純水を蒸発させた場合体積はおよそ何倍になるのでしょうか?
また他の液体でもほぼ同じ比と考えて良い物でしょうか?
一般的数字で構いませんので分かる方お願いします。

A 回答 (1件)

このこと?。



参考URL:http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=127177
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この回答へのお礼

ありがとうございました。
(検索はしたつもりでしたが、キーワードが悪かった見たいです)

お礼日時:2002/01/29 12:28

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Q体積の変化について

「水が摂氏100度で蒸気になったとき、その体積は約1700倍に膨張する。」という記述を読んだのですが、なぜそうなるのでしょうか。
手持ちの資料で調べたところ「あらゆる気体は圧力を一定に保っておく限り、温度が摂氏で1度変化するごとに摂氏0度における体積の1/273だけ変化する」という記述は見つけたのですが、液体から気体に変わった場合はどうなるのかは見つけられませんでした。
きっと探し方が悪いと思うのですが、物理はど素人なのでどこを探していいのか、どんな本を見ていいのかもわからないのです。
どなたかご説明していただけるととても嬉しいです。よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

普通、水1グラムは1mlですね。気体の状態方程式pV=(W/M)RTを使いp=1,M=水の分子量18、W=1(グラム)、R=0.082、T=273+100を代入するとV=1.699となります。
1mlから1.699lに体積が増えたので約1700倍ですよね。

Q水蒸気は水の何倍ぐらいの体積になりますか

どのくらいの倍数になるか知りたいのです

Aベストアンサー

温度や圧力によって違います。
1気圧100℃の状態であれば、(22400x373)/(273x18)=1700倍になります。
ただし、温度が1℃変化するごとに、上記の373分の1ずつ変化します。また、圧力には反比例します。

Q標準状態の液体や気体の変換方法を教えてください。

標準状態にある液体を気体に(その逆も)変換するときの計算方法を教えてください。ネットで検索すると色々な式が出ているのですが、どの単位で数値を入れればよいか等の基本的なことからわかりません。
お手数ですが、計算方法と素人でもかなり基礎的なところから勉強できるようなサイト等を教えてください。
かなりの素人なのでできるだけわかりやすい言葉で書かれているところがあればありがたいです。
よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

 No.1さんがすでに回答されていますが、補足的に。
 気体の状態方程式
PV = nRT
が基本ですが、単位は場合によって違うものが使われます。
 最も汎用性のある単位は、SI(国際単位系、“SI”はフランス語での頭文字です)に定められている単位です。
圧力:Pa(パスカル)
   Pa = N m^(-2)(ニュートン毎平方メートル))
     = J m^(-3)(ジュール毎立方メートル)
体積:m^3(立方メートル)
です。しかし、圧力と体積は、しばしば次の単位で表されます。SI単位との関係式をその下に記します。
圧力:atm(気圧)
   1 atm = 1.01325×10^5 Pa
体積:L(リットル)
   1 L = 10^(-3) m^3
物質量の単位はmol(モル)、温度(絶対温度、熱力学温度)の単位はK(ケルビン)です。セルシウス温度との関係は、次の通りです。
絶対温度/K = セルシウス温度/℃ + 273.15
たとえば、0 ℃を絶対温度に直すには、
絶対温度/K = 0 + 273.15 = 273.15 ∴絶対温度 = 273.15 K
となります。高校の範囲では、よく273 Kと省略して使われます。
 標準状態(0 ℃、1 atm)での1 molの理想気体の体積は、
約22.4141 L
です。No.1さんのご回答のように、よく22.4 Lと略して使われます。
 気体定数Rは、使う単位によって数値が異なります。SI単位を使うと、
R = 8.314510 J K^(-1) mol^(-1) (ジュール毎ケルビン毎モル)
となります。8.314と覚えておけばよいでしょう。単位の換算の際に、
J = N・m(ニュートン・メートル) = Pa・m^3(パスカル・立方メートル)
の関係が必要になります。
 単位atm、Lを使うと、気体定数は
R = 0.082057 atm L K^(-1) mol^(-1) (気圧・リットル毎ケルビン毎モル)
となります。私は高校でこちらを習いました。値は0.08206か0.0821と覚えておけばよいでしょう。
 それから、PV = nRTを次のように変換して使う場合があります。
 両辺をVで割って、P = (n/V)RTとし、モル濃度cの定義式c=n/Vを代入して、
P = cRT …(1)
としたりします。式(1)は、濃度平衡定数と圧平衡定数の間の変換を行う際に使ったりします。
 また、物質量nと質量m、モル質量M(無名数の原子量、分子量、式量に単位g/molをつけたもの)の間の関係
n=m/M
を代入して、
PV = (m/M)RT
これを変形して
PM = (m/V)RT
ここに、密度ρの定義式ρ=m/Vを代入して、
PM = ρRT …(2)
と変形し、この式(2)を使ったりします。
 全部の式を覚える必要はありません。必要最小限の関係式と定数の値、そして単位の間の関係を覚え、上のように式の代入、文字の消去をして、式を自在に変形できるようになっておきましょう(そして計算間違いのないように)。

 No.1さんがすでに回答されていますが、補足的に。
 気体の状態方程式
PV = nRT
が基本ですが、単位は場合によって違うものが使われます。
 最も汎用性のある単位は、SI(国際単位系、“SI”はフランス語での頭文字です)に定められている単位です。
圧力:Pa(パスカル)
   Pa = N m^(-2)(ニュートン毎平方メートル))
     = J m^(-3)(ジュール毎立方メートル)
体積:m^3(立方メートル)
です。しかし、圧力と体積は、しばしば次の単位で表されます。SI単位との関係式をその下に記します。
圧力:a...続きを読む

Q気体1molは22.4L、液体1molは何L?

こんにちは。初歩的な知識しかないのですが、どんな物質でも0度1気圧で気体1molって22.4Lですよね。

じゃあ、液体とか固体の物質は1molでどのくらいの体積になるのでしょうか。たとえば、液体を考えると水だったら1molで18ml、液体水素だったら2ml?とかだと思うのです。一見、法則性は無いように見えますが、1molの液体または固体だと何mlになるってなにかで計算できる(法則性がある)のではないかと思うのです。

ご存知の方いらっしゃいますか? 気になるので教えてください!!

Aベストアンサー

>1molの液体または固体だと何mlになるってなにかで計算できる(法則性がある)のではないかと思うのです。

法則性などありません。
分子の質量、大きさはばらばらです。
それをどのように並べて行くかもばらばらです。

気体で成り立つ「温度、圧力が同じであれば1molの体積は分子の種類によらず同じになる」という性質が特殊なのです。隙間だらけの空間の中に動きまわっている気体粒子(分子の場合が多いです)があるという条件が特別なのです。空間が大きいですから分子の大きさや質量の違いが消えてしまったのです。特別に成り立つ性質だから法則になっているのです (化学では目に見えない原子や分子を扱っています。「分子の種類によらず成り立つ」という性質は第一級の法則です)。

>どんな物質でも0度1気圧で気体1molって22.4Lですよね
どんな物質でも成り立つというわけではありません。
0℃で1気圧の気体状態を実現出来ない物質はたくさんあります。水もそうです。
水で1気圧の圧力が実現できるのは100℃以上です。0℃であればもっと小さい圧力(0.006気圧)しか実現できません。そういう気体に対しては0℃、1気圧に読み直して考えています。

>また水の密度は4度の時1mlが1g(水、ウィキペディアより。密度は単位体積あたりの質量、ウィキペディアより)←これは実測値なんでしょうか。理論的に導きだしたい。
>そもそも水がどうして1mlで1gなのかがわからないです・・・

密度は全て測定でしか分かりません。
「理論的に」とはどういうことでしょう。
密度は水の分子量や分子構造に関係なく求められるものです。
体積と質量とがわかればいいのです。
水の場合に1mlで1gと、数字が1ばかりになるのはgという単位を水を基準にして決めたからです。
比重が1になるというのも重さの比較の基準が水だったからです。
水1gの温度を1度上げるのに必要な熱量が1calというのも水が基準だからです。

もっと後の時代に、より精度の高い数値が必要になって基準が取り換えられたとしても元の数字は大きく変わりません。(大きく変わると困ります。)

そういうことで言えば原子量の基準は水素です。一番軽い水素原子を基準にとってその何倍であるかが原子量です。小数点下第1位までしか普通扱わないのですからこれで十分です。

原子量は比較質量です。従って分子量も比較質量です。
>単位は密度がg/Lで、分子量はg/molで、
分子量には単位が付きません。g/molになるのは分子量ではなくてmol質量です。

液体の水H2O 1molで18ml、液体の水素H2 1molで28.6ml
分子の数は同じです。分子1つ当たりの体積は水素の方が1.5倍大きいです。
分子1つの質量は水の方が9倍大きいです。当然分子1つの大きさも水の方が大きいです。
大きくて重たい水の分子の方が、小さくて軽い水素分子よりも狭い空間の中にいるのです。
これが#3にある「分子間力の違い」を表しています。

#3
>水と油ではずいぶん密度が変わりますが、これも分子同士の引っ張り度合いが違うから起こるのです。

私のイメージでは「ずいぶん密度が変わる」ではなくて「近いところにある」です。
金属などに比べるとたいていの有機物は密度の値が近いのです。
(鉄:原子量56、比重7.9  銅:原子量64、比重9.0)
てんぷら油の成分であるオレイン酸の比重は0.9、ガソリンの成分であるオクタンの比重は0.7です。
分子量の値はオレイン酸282、オクタン114です。水よりもずっと大きいです。大きくて、重たい分子が材料になっているのに密度が小さいのです。分子と分子の間の隙間が大きいということになります。でも近い値ですから隙間が特別大きいわけではありません。
異性体について比較してみるのも面白いでしょう。
分子を作っている原子の種類、数が同じであるのに構造が異なる場合です。
ブタノールC4H9OH 比重0.81、 ジエチルエーテルC2H5OC2H5 比重0.71
分子量はどちらも74です。

>1モル体積という呼び方をするのですね。

こういう呼び方はふつうしません。単に「mol体積」、または「モル体積」です。
mol体積の単位がL/molです。
標準状態の気体の場合であれば22.4L/molです。
液体の水であれば0.018L/molです。

#4
>水が沸騰しても同じ体積の中に閉じ込められていると、体積が3桁増になりたいのに「我慢」をさせられるわけです。

だから沸騰がおこらないのです。沸騰がおこらずに温度が高くなります。蒸発は起こりますから釜の中の空間の圧力も高くなります。圧力釜には蒸気の逃がし弁が付いています。その弁の働きで圧力がある高さのところでほぼ一定になります。その圧力で決まる温度になって初めて沸騰がおこります。沸点はかなり高くなっています。

>だから、圧力鍋を使うと具材が強く押されて柔らかくなります。

圧力釜は圧力で押さえつけて調理する道具ではありません。
普通の鍋で調理する時よりも高い温度を維持することができるので、芯まで軟らかくなる時間が短くなるのです。

>1molの液体または固体だと何mlになるってなにかで計算できる(法則性がある)のではないかと思うのです。

法則性などありません。
分子の質量、大きさはばらばらです。
それをどのように並べて行くかもばらばらです。

気体で成り立つ「温度、圧力が同じであれば1molの体積は分子の種類によらず同じになる」という性質が特殊なのです。隙間だらけの空間の中に動きまわっている気体粒子(分子の場合が多いです)があるという条件が特別なのです。空間が大きいですから分子の大きさや質量の違いが消えてしま...続きを読む

Qなぜ、水は個体(氷)になると体積が増えるのですか?子供に聞かれて答える

なぜ、水は個体(氷)になると体積が増えるのですか?子供に聞かれて答える事ができません。誰か教えてください!

Aベストアンサー

ごくおおざっぱに言えば、液体というのはおもちゃ箱に積み木をばらばらと放り込んだ状態です。
一方、固体というのは積み木をきちんと並べてしまった状態です。
たいていの積み木は、きちんと並べた方が小さな箱に収まります。
ただし、たとえば、枝が生えたような形の積み木(積み木か?)だとして、ばらばらなときにはどういう状態でもいいけど、並べるときには、ちゃんと、枝と枝をっくっつけて並べないといけないという決まりがあれば、そういう積み木に限っては、きちんと並べると、お互いに枝が突っ張る分、大きな箱が必要になります。
実は、水の分子というのはこういう珍しい特徴を持っています。

もう少し付け加えると、水の分子構造の関係で、液体の状態だと、単にばらばらというよりも、お互いにくっつこうとします。こういうわけで、液体の状態でも、ちょっと体積が減る傾向があります。

そんなわけで、水は凍ると体積が増えるわけです。

Q液体水素や窒素1kgが気化すると体積は何cm3になりますか?

液体ガスの窒素や水素が気化した場合
1kgあたり何cm3なるのでしょうか?
計算方法も教えていただけると他の液体ガスも調べたい時に
大変たすかります、よろしくお願いします。

Aベストアンサー

当然、常温での体積を考えられているのですよね?

窒素の原子量は14.0[g/mol]なので、窒素分子N2の分子量は28.0[g/mol]。

1kgが何モルになるかというと、
1000[g]/28.0[g/mol]

1モルの気体の体積は22.4リットル(=22.4cm^3)なので、

22.4[リットル]×1000[g]/28.0[g/mol]


公式風に一般的に書けば、

22.4 × 1000 ÷ 分子量 = 1kg当り体積[リットル]

Q蒸気圧ってなに?

高校化学IIの気体の分野で『蒸気圧』というのが出てきました。教科書を何度も読んだのですが漠然とした書き方でよく理解できませんでした。蒸気圧とはどんな圧力なのですか?具体的に教えてください。

Aベストアンサー

蒸気圧というのは、主として常温付近で一部が気体になるような物質について用いられる言葉です。

液体の物質の場合に、よく沸点という言葉を使います。
物質の蒸気圧が大気圧と同じになったときに沸騰が起こります。
つまり、沸点というのは飽和蒸気圧が大気圧と同じになる温度のことを言います。
しかし、沸点以下でも蒸気圧は0ではありません。たとえば、水が蒸発するのは、常温でも水にはある程度の大きさ(おおよそ、0.02気圧程度)の蒸気圧があるためにゆっくりと気化していくためであると説明できます。
また、油が蒸発しにくいのは油の蒸気圧が非常に低いためであると説明できます。

さきほど、常温での水の飽和蒸気圧が0.02気圧であると述べましたが、これはどういう意味かと言えば、大気圧の内の、2%が水蒸気によるものだということになります。
気体の分圧は気体中の分子の数に比例しますので、空気を構成する分子の内の2%が水の分子であることを意味します。残りの98%のうちの約5分の4が窒素で、約5分の1が酸素ということになります。

ただし、上で述べたのは湿度が100%の場合であり、仮に湿度が60%だとすれば、水の蒸気圧は0.2x0.6=0.012気圧ということになります。

蒸気圧というのは、主として常温付近で一部が気体になるような物質について用いられる言葉です。

液体の物質の場合に、よく沸点という言葉を使います。
物質の蒸気圧が大気圧と同じになったときに沸騰が起こります。
つまり、沸点というのは飽和蒸気圧が大気圧と同じになる温度のことを言います。
しかし、沸点以下でも蒸気圧は0ではありません。たとえば、水が蒸発するのは、常温でも水にはある程度の大きさ(おおよそ、0.02気圧程度)の蒸気圧があるためにゆっくりと気化していくためであると説明できま...続きを読む

Q電流計の繋ぎかたについて

小学5年生の理科で、電流計の繋ぎかたについて教えてください。
電池(+) → 電流計の(+) → 電流計の(-) → スイッチ → コイル → 電池(-)
と図があるのですが、なぜこの順番なのでしょうか?
電池の(+)と電流計の(+)の間にスイッチやコイルを置いている図は見ないのですが、そうしてはいけない理由があるのでしょうか?

Aベストアンサー

基本的に電流計は回路の何処にいれても良いです
図りたい線路の何処に入れても同じ値を示します
指摘の回路なら私は、
電池(+) → スイッチ→ 電流計の(+) → 電流計の(-) → コイル → 電池(-)
の順にします
これなら、電流計にはスイッチを入れなければ電圧はかかりませんので より安全と思います
そうしていけない理由を思いつけません

Q液体酸素を気体換算すると・・・

1リットルの液体酸素が気体になると何リットルの酸素になるのですか?
温度、湿度を無視してください。
考え方を教えてください。

Aベストアンサー

参考URLに
1Lが0.9m3と出ていました。
1Lが1.14kgとありますのでこれは液体の重量だと思います。
また沸点が-183度Cなので液体はこの温度、気体は0度C
ともに1気圧の状態だと思います。

参考URL:http://www.watari.co.jp/gaslist/o2.htm

QCO2液体→気体したときの体積

CO2 液体を気体にさせると体積は、何倍になるか教えてください。
また、計算式があれば教えてください。

質量保存の法則からいくと
100g(液体)
44g/mol

2.27mol
2.27x22.4L
∴50L
となるようなきがしますが・・・50L以上になるはずなんですよね。。わかりますか??

Aベストアンサー

> 計算式があれば教えてください。

簡単な計算式は、ないと思います。
しかし、化学便覧やデータベースに載っている数値を使うと、簡単に計算することができます。

NIST Standard Reference Database Number 69
Thermophysical Properties of Fluid Systems
http://webbook.nist.gov/chemistry/fluid/
に液体CO2の密度とモル体積が載っていましたので、0℃~31℃の値を表にしてみました。絶対圧というのは、液体CO2が十分に残っているときの、炭酸ガスボンベの中の圧力です。ボンベ内で液体CO2と気体CO2が平衡状態にあれば、ボンベの内圧は必ずこの値になります。


> CO2の液体25℃→気体25℃でしたらどうでしょう?

気体を、ボンベ内の高圧気体ではなく大気圧に戻した気体と考えれば、表より

 6.43MPaの液体→0.1MPaの気体
 
の体積変化は

 モル体積0.062L/mol→モル体積24.8L

となりますので、体積は24.8÷0.062=400倍になります。


表 液化炭酸ガスの密度
------------------------------
温度(℃), 絶対圧(MPa), 密度(g/mL), モル体積(L/mol)
0.0, 3.49, 0.93, 0.047
1.0, 3.58, 0.92, 0.048
2.0, 3.67, 0.92, 0.048
3.0, 3.77, 0.91, 0.048
4.0, 3.87, 0.90, 0.049
5.0, 3.97, 0.90, 0.049
6.0, 4.07, 0.89, 0.049
7.0, 4.18, 0.88, 0.050
8.0, 4.28, 0.88, 0.050
9.0, 4.39, 0.87, 0.051
10.0, 4.50, 0.86, 0.051
11.0, 4.61, 0.85, 0.052
12.0, 4.73, 0.85, 0.052
13.0, 4.85, 0.84, 0.053
14.0, 4.97, 0.83, 0.053
15.0, 5.09, 0.82, 0.054
16.0, 5.21, 0.81, 0.054
17.0, 5.34, 0.80, 0.055
18.0, 5.47, 0.79, 0.055
19.0, 5.60, 0.78, 0.056
20.0, 5.73, 0.77, 0.057
21.0, 5.86, 0.76, 0.058
22.0, 6.00, 0.75, 0.059
23.0, 6.14, 0.74, 0.060
24.0, 6.29, 0.73, 0.061
25.0, 6.43, 0.71, 0.062
26.0, 6.58, 0.69, 0.063
27.0, 6.74, 0.68, 0.065
28.0, 6.89, 0.66, 0.067
29.0, 7.05, 0.63, 0.070
30.0, 7.21, 0.59, 0.074
31.0, 7.38, 0.47, 0.094
------------------------------

> 計算式があれば教えてください。

簡単な計算式は、ないと思います。
しかし、化学便覧やデータベースに載っている数値を使うと、簡単に計算することができます。

NIST Standard Reference Database Number 69
Thermophysical Properties of Fluid Systems
http://webbook.nist.gov/chemistry/fluid/
に液体CO2の密度とモル体積が載っていましたので、0℃~31℃の値を表にしてみました。絶対圧というのは、液体CO2が十分に残っているときの、炭酸ガスボンベの中の圧力です。ボンベ内で液体CO2と気体CO2が...続きを読む


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