痔になりやすい生活習慣とは?

密閉された装置に水の入ったビーカーを入れ中を真空にするとビーカーの中の水はどうなるのか?
という問いで沸騰した後急激に凍ってしまうと書かれていました。
なぜでしょうか?
気圧の変化が物体の温度に与える影響とは?
そもそも物体に加わる圧力が変化したとき、温度に変化がおきるのは何故ですか?分子、原子のレベルで教えてください。よろしくお願いします。

A 回答 (8件)

気圧が低いところでは、沸点は下がります。


密閉装置内を真空に近づけると、ビーカー内の水は沸騰しますが、実際の沸点はかなり低いです。100℃ではありません。
圧力鍋は高圧なので、沸点が100℃よりも高いのはご存知ですよね?
ここでは、その逆の現象が起き、低温で沸騰しています。(これはご自分で調べて見てください)

低い温度で水は沸騰し、さらにその際に分子間力を切るための気化熱を奪われるので、温度はさらに下がります。
その結果、水の温度は凝固点以下になり、水が凍ります。
詳細は、No.1、No.2さんの意見から考えて見てください。

この回答への補足

補足をお願いしたいのですが。。。
だめでしょうか??
水が凝固しはじめる途中、ケース内には状態の違う2種類の水が存在するということでしょうか?
熱を奪っていく側と熱を与える側の。。(^^;;
最終的に凝固したあとのケース内には気体の水は残っていますか??
教えてください。お願いします。

補足日時:2007/05/15 12:26
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この回答へのお礼

なんども詳しい説明ありがとうございます!気圧が下がると沸点が下がる???(^^;;うーん。イメージしにくいです!?

お礼日時:2007/05/15 09:50

中学校で習った状態変化を覚えていますか?


たとえば水の場合、0℃では固体(氷)と液体(水)が混じった状態があります。
100℃では液体(水)と気体(水蒸気)の混じった状態がありましたよね。

真空に引いていくと、液体の一部がしだいに沸騰して気体になります。
もちろん気化熱を奪われて、残りの液体は温度が下がり、固体になります。
瞬間的にこの装置内には、固体、液体、気体の3つの状態の水が存在することになります。
最終的には装置内の温度が凝固点以下になるため、沸騰してできた水蒸気もすべて凍って氷になると思います。(真空ポンプの性能にもよります。)
オイルスクロールポンプやターボ分子ポンプなどでは、かなり真空に近い状態まで引けるので、完全に固体になります。
どうでしょうか?
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この回答へのお礼

ありがとうございます!なんとなくイメージがわかないもんですから(^^;;
よくわかりました!
またよろしくお願いします!

お礼日時:2007/05/15 21:49

いままでの補足程度に、


分子が気体になるにはエネルギーが必要ですが、分子はそのエネルギーを熱という形で持っています。気体になるというのは水分子が激しく運動している状態です。運動の激しさはエネルギーに比例します。
真空状態にして水が沸騰するわけは普段は大気圧で水分子が気体の状態になりにくくなっています。
そのため大部分は液体のままで一部の水分子が気体になっています。
沸点は気圧に比例します。そこで真空にする(気圧を下げる)と沸点が下がるので室温でも気体になります。ここで物理の話ですが、物体が運動するときどこからかエネルギーをもらわなければならないという決まりがあります。水が気体になるのにもエネルギーが必要です。ではそのエネルギーはどこから持ってくるか。まだ気体になっていない水からです。分子のエネルギーは熱。エネルギーがとられる=温度が下がるということです。気体になっていない水は温度が下がって最後に凍ります。
この説明でおわかりいただけたでしょうか。

この回答への補足

水が凝固しはじめる途中、ケース内には状態の違う2種類の水が存在するということでしょうか?
熱を奪っていく側と熱を与える側の。。
最終的に凝固したあとのケース内には気体の水は残っていますか??
教えてください。お願いします。

補足日時:2007/05/15 12:22
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この回答へのお礼

ありがとうございます!ずいぶんわかった気がします!「水分子が気体の状態になりにくくなっています。」固体→液体→気体と変化する様子が分子モデルであらわしてあるサイトなどございましたら紹介お願いします。熱の移動の様子がビジュアルでイメージできません(^^;;昔から算数(特に図形)は苦手でした(--;;よろしくお願いいたします。

お礼日時:2007/05/15 09:56

参考までに


下記のリンクを貼っておきます

参考URL:http://www.jvia.gr.jp/j/shinkusangyo/gijyutu/shi …
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極端に簡単に説明すると、


○ ○ ○ ○ ○ ○ ○  密閉装置内の気体分子
 ○ ○ ○ ○ ○ ○
○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
 ● ● ● ● ● ●   ビーカー内の水分子
● ● ● ● ● ● ●


これが真空になる。つまり空気分子の数が少なくなるので
  ○  ●  ○ ●   
  ●   ●  ●
 ●  ●  ●   ●
  ●  ●   ●  ●
という感じに、上から押さえつける気体分子が減ったために、水分子が自由に激しく運動できるようになり、やがて沸騰します。
液体は「分子間力」という力で結合しています。沸騰する際には、その結合を解かなければなりません。
その結合を解くために必要なエネルギーを「気化熱」といいます。
あとは、No.1、No.2さんの意見から考えて見てください。
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この回答へのお礼

ありがとうございます!分かり易かったです!
その後、後急激に凍ってしまうのは何故だか教えてもらえませんか?
よろしくお願いします。

お礼日時:2007/05/14 21:43

私は日頃、温度をマクロ的にしか扱っておりませんので詳しくありませんが、あえてミクロの分子レベルでいうと、分子の運動量の総和 に相当するものと思います。


つまり、温度∝1分子の運動量×分子の数/体積 と解釈しておきます。
圧力は分子の密度(=数/体積)に比例するので、圧力が低いと、上の式から温度が下がります。これ以上の説明は、物理の専門の方に委ねます。
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ボイル・シャールの法則というのを聞いたことはありませんか。


PV/T=一定 という式で表します。Pは圧力、Vは体積、Tは温度です。
この事例では体積Vは変わりませんので、P/T=一定、つまり、圧力と温度は比例します。
真空ということは圧力が小さいので、この法則に従うと温度も下がるわけです。
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この回答へのお礼

早速、回答ありがとうございます。
分子状態レベルで解説していただけたらうれしいです。
よろしくお願いします。

お礼日時:2007/05/14 18:57

ヒント:気化熱


水が蒸発する際に元の水から大量の熱を奪います。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。
気化熱。。。水で540カロリーでしたっけ(^^;;
気化熱の発生する原理をできたら教えていただけませんか。
よろしくおねがいします。(^^;;

お礼日時:2007/05/14 18:55

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Q真空中で水はいったい・・・・

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容器内の水はいったいどうなるのでしょうか?
水は凍るのですか? 蒸発するのですか?
水の状態となぜその状態になるか教えてください。

Aベストアンサー

簡単に言うと,水の沸点に気圧と温度が大きく関係しています
通常,義務教育で習う沸点100℃は,自分たちが生活している
大気圧での状態です
さて真空チャンバー内の開始時の水分量や温度にもよりますが
仮に30℃としておきましょうか
真空引きを始めると気圧が降下していきます
そして0.004MPaに達したときに沸点を迎え蒸発を開始します
この蒸発時に気化熱を奪われるため,水の温度も降下していきます
更に真空引きを続けると圧力降下により沸点も降下し蒸発を続けます
真空引きのポンプの能力が非常に高性能で絶対真空に近いものに
なると沸点は0℃近くまで下がります
さらに真空引きを続けます
この状態で気化に追いつけない液体は凍結し固体へと変化をします

ちなみに私は自動車部品の真空乾燥装置の設計をしていました
ではでは

Q水を減圧していくと凍る?

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しかしこの後水はどうなるかと思って調べてみたら沸騰した後やがて氷になる、と本に書いてありました。

これはどうしてなのでしょうか? 詳しい方居られましたら教えてください、お願いします。

Aベストアンサー

こんにちは。

潜熱(せんねつ)で検索してみてください。
http://www.google.co.jp/search?hl=ja&q=%E6%BD%9C%E7%86%B1&lr=

水が(沸騰などで)蒸発するとき、「蒸発させてもらう」ために、周囲のものの熱を奪います。
ですから、水が低圧の環境で沸騰すれば、水の温度が下がります。
温度や蒸発量によりますが、最終的に、氷になる場合もあるというkとです。


なんのことはない。
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(水が蒸発するとき、周囲の熱を奪う)

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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。
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どのくらいの倍数になるか知りたいのです

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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。
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では、真空中においてもこの値は変化しないのでしょうか?
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では金属の場合はどうなのでしょう?

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水のように昇華はしません。

真空中では一切気体が存在しないので、液体を押さえつけるものがない、
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Aベストアンサー

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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。
「真空になれば沸騰する」という表現ではこのあたりがあいまいです。

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QNをkgに換算するには?

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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。

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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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QEXCELでX軸が時間のグラフを作りたいのですが…

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08:40 ( 24.5)
08:47 ( 38.0)
09:30 ( 75.0)
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11:05 ( 68.0)
12:30 ( 90.0)
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(Excel2010の設定図を添付します。)

なお、値は時間ですので「シリアル値」で入力する必要があります。

「エクセル グラフ 時間: エクセルの基本操作と小技」
http://excelwaza.seesaa.net/article/371155163.html

Q真空状態の温度

素朴な疑問なのですが、真空状態の空間の温度は何度(ケルビン)になるのでしょうか?真空になると仮定するとです。よろしくお願いします。

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返事が遅れました。ごめん
「もし、熱が熱損失もなく伝わるのであれば、かなり遠いところにある発熱体からも影響を受けそうなものですが。200度のものと、100度のものがあったとすると、この人工衛星は300度になるのでしょうか。よろしくお願いします。」
まず基本的なお話として、真空中では熱は伝わりません。ではなぜ人工衛星が熱くなるかということですが。この理由は光なのです。光というのは面白い性質があります。エネルギーを運んでいるとき、つまり飛んでいるときは他に干渉しないのです。何かにあたるとそのエネルギーを相手に伝えるのです。夏の日差しでガラスはあまり熱くならないでしょう。でもガラスの内側の物は非常に熱くなりますね。光は運んでいるエネルギーを特定のものに降ろすのです。衛星は温度上昇を防ぐために光を反射するアルミホイルのようなもので包んでいます。さて、質問の件ですが、太陽が2個あれば、
当然光の量も大きいので、人工衛星の温度は上昇します。たぶん、人工衛星が数百度にもなるのに、皆さんの回答では、真空は絶対零度(に近いという表現が正しいと思いますが。)ですという、質問者さんは疑問に思ったでしょう。でも真空はやはり絶対零度なのです。でもたくさんの光やx線や素粒子が飛び交っていることも事実です。これらの粒子は熱ではないのです。あくまでも素粒子ということで、何かに衝突しない限り熱にならないのです。だから真空では光が当たれば熱くなるし、光がなくなるととんでもなく寒いのです。光や素粒子というのは変な性質を持っているでしょう。素粒子はまだまだ解らないことがたくさんあります。一生懸命勉強して解明してくださいね。
期待しています。
参考まで

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Qppmから%の計算方法

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逆に1%=10000ppmです。

そのため,
350ppm=350*0.0001
      =0.0350% ←小数点を4つ分移動
      =0.035%
となります。
1ppmなら,0.0001%
12ppmなら,0.0012%
123ppmなら,0.0123%
1234ppmなら,0.1234%
12345ppmなら,1.2345%
です。


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