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沸点は何によって決まっているのでしょうか、教えてください。

私たちは小学校や中学校で、水の沸点は約100度と習いました。
でも、他の液体では沸点が違います。
また気圧でも違います。
沸点は何によって決まっているのでしょうか。

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A 回答 (5件)

液体が気体(蒸気)に変わる変化は一般に気化といいます。

気化には2つのタイプがあります。
液体の表面からだけ気化が起こる場合は蒸発と呼ばれています。蒸発はどの温度でも起こりますが温度が高い方が起こりやすいです。温度を高くしていくとあるところで液体の内部からも気化が起こり始めます。周りの液体を押しのけて気体になってしまいます。泡として観察されます。この現象を沸騰と呼んでいます。蒸発は目に見えませんが沸騰は目で見て分かります。沸騰はある温度で起こります。その温度を沸点と呼んでいます。沸点は物質の種類によって変化します。標準大気圧(1気圧)の時の沸点を標準沸点と呼びます。ふつう沸点と言うときは標準沸点のことである場合が多いです。
沸点は液面にかかっている圧力によっても変わります。これは液体内部で気体の塊(泡)が出来るわけですから液面にかかる圧力よりも泡の中の圧力が大きいという条件が必要なのです。蒸気の圧力には最大値があります。もうこれ以上溜めることが出来ないという時の圧力を飽和蒸気圧といいます。蒸発しやすい気体は飽和蒸気圧が大きいと言うことが出来ます。飽和蒸気圧よりも圧力が高くなるようにすると一部が液体に戻ってしまいます。

飽和蒸気圧は温度によって変化します。これをグラフにしたものを蒸気圧曲線といいます。教科書にも載っていることが多いです。水とアルコールとエーテルを比較した図が出ています。
泡の中はその液体の蒸気で満たされていますから沸騰の条件は「飽和蒸気圧は外圧よりも大きい」ということになります。蒸気圧曲線で圧力が外圧に等しくなるところの温度を求めると沸点が分かります。
やかんでお湯を沸かすときふたをしているときとふたのない時で沸点は変わります。生じた蒸気が逃げずに閉じこめられていると液面にかかる圧力が大きくなるからです。圧力釜はこれを利用しています。
液体が気体になるときは周りとの繋がりを断ち切る必要があります。分子間に働く力が大きいと沸騰させるのに高い温度が必要だというのは今までの方が書いてくれています。
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#4のお答えが非常に良いものですが追加があります。


液面が凹型をしていると同じ温度で蒸気圧は小さく、凸型をしていると蒸気圧は大きくなります。そしてこの効果は球面の半径が小さいほど強く表れます。
つまり液体の内部から気化が起きるにはハンディキャップが有るのですそのため滑らかな沸騰には内部に沸騰を助けてやる仕掛けをしてやる必要があります。
多孔性の沸石などがこの例で、中の径が小さい穴から温度上昇によって細孔内の空気が出て来るときその空気の中に気化していくのです。
これらが無く液体の中に低沸点物(気体)が混ざっていない場合沸騰の開始と継続は非常に不安定になり突沸を繰り返し沸騰の温度は上がってしまいます。
m(_ _)m
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沸点というのは液体が固体に変化するときの温度で、物質に固有の性質、つまり物性のひとつです。



これは微視的にみて、分子間にどのような力がどれくらいの強さで働いているか、ということによって決まってきます。
たとえば水の沸点は100℃ですが、これは分子同士が水素結合と呼ばれる相互作用をしているためです。水のクラスターモデルといって、格子状にわりと強く分子同士が結びついています。これがバラバラになってしまう温度が100℃というわけですね。
水に限らず、水素結合できる物質は比較的高めの沸点を示します。
また、分子間力という力があります。分子間には必ずはたらく引力で、分子一つの重さが大きいほど強くなります。これは水素結合よりもかなり弱いので、比較的低い温度で振り切って分子同士がバラバラになります。
なので一般的に水素結合が出来ない物質は沸点が低いということになります。もちろん、分子一つがかなり重いときなど例外もあります。

このようにいくつかの要因が影響して沸点は決まっています。
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液体を加熱します。

すると分子運動が活発になります。
活発になると、液面から空気中へ逃げ出そうとします。
しかし
液面中の分子はお互いを引き合う力があります。(物質によって違う)
また気圧が空気中へ逃げようとする分子押します。
この力を断ち切るほどの温度、それが沸点です。
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たしか、それ以上温度が上がらない状態になる温度でした。


 水温の上昇をグラフにすると、百度で平行線をたどります。

参考URL:http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%B2%B8%E7%82%B9
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参考URL:http://members.jcom.home.ne.jp/piqua-1/hatsumei.html

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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

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 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
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 ただ出題者が正確な定義を知らない可能性もある--その可能性が大なので--問題の全体を見て判断するしかないでしょう。

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密閉容器であっても底だけを加熱している場合は液体と気体との間に温度差がありますから沸騰が起こる場合もあります。
圧力釜の場合はある圧力になると気体を外に逃がすということをやっています。その圧力に相当する温度で沸騰が続くことになります。

ポンプで引いて減圧しているような場合は生じた蒸気も一緒に引いてしまいますからいつまでも沸騰が続くということになります。ピストンのついたシリンダーの中に液体を入れてピストンを引いた場合、沸騰は起こったとしても一瞬です。飽和になれば終わりです。
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Q体積の変化について

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Aベストアンサー

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ただ、式の意味がイマイチ理解できないので解説付きでご回答頂けると幸いです。
どなたか、わかる方よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kgfです。

重力は万有引力の一種ですから、おもりにも試験片にも、地球からの重力はかかります。
しかし、試験片の片方が固定されているため、見かけ、無重力で、試験片だけに40kgfの力だけがかかっているのと同じ状況になります。

試験片にかかる引っ張り力は、

40kgf = 40kg×重力加速度
 = 40kg×9.8m/s^2
 = だいたい400N

あるいは、
102グラム(0.102kg)の物体にかかる重力が1Nなので、
40kg ÷ 0.102kg/N = だいたい400N


>>>1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?

いえ。
1kgf = 9.8N
ですね。


>>>一応断面積は40mm^2です。

力だけでなく、引っ張り応力を求めたいのでしょうか。
そうであれば、400Nを断面積で割るだけです。
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1N/m^2 の応力、圧力を1Pa(パスカル)と言いますから、
10^7 Pa (1千万パスカル) ですね。

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

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固体の融点は物質によってまちまちです。

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結合の強さによります。

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