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水の状態図で横軸に温度、縦軸に圧力をとったときの蒸気圧曲線がなにを表しているのかよくわかりません。蒸気圧曲線は蒸気圧の温度変化を表した曲線だということが書いてあったのですが、水の状態図にかかれている蒸気圧曲線と横軸に温度、縦軸に蒸気圧をとったときの蒸気圧曲線が一致しないのはなぜですか?

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A 回答 (4件)

> 100℃における蒸気圧はどちらも同じなのですが、


> 温度が下がっていくにつれて横軸に温度、縦軸に圧力をとったグラフ
> の蒸気圧の値が横軸に温度、縦軸に蒸気圧をとったグラフの蒸気圧に
> 比べて大きくなっていくようなグラフになっており

ふたつの曲線のうち、水の三重点(0.01℃,6.1hPa)を通る曲線の方が、正しい蒸気圧曲線です。三重点を通らない蒸気圧曲線は、不正確な蒸気圧曲線です。

もし、どちらの曲線も 0.01℃ で 6.10~6.12hPaの範囲内にあるのなら、どちらも正しい蒸気圧曲線です。値が違うのは、出典が違うからなのでしょう。

100℃から0℃までの途中の温度の蒸気圧は、理科年表や化学便覧などに載っていますので、確認してみてください。参考URLの蒸気表も便利です。

参考URL:http://www.tlv.com/ja/steam_table/steam_table.php
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この回答へのお礼

横軸に温度、縦軸に圧力をとったグラフの蒸気圧曲線が間違っていました。 ULRも役に立ちました。ありがとうございます。

お礼日時:2008/10/17 22:21

水の状態図にかかれている蒸気圧曲線と横軸に温度、縦軸に蒸気圧をとったときの蒸気圧曲線は、同じものです。

ふつうは一致します。

一致していないように見える理由として、軸の目盛の刻み方が違う、単なる模式図で実際の蒸気圧曲線を描いていない、過冷却水の蒸気圧曲線まで描いてある、出典が違うため慨形は同じだが重ねると微妙にずれる、純水の蒸気圧曲線ではない、などが考えられます。

どのように一致していないのかを、補足欄でお知らせください。

この回答への補足

遅くなって申し訳ありません。
100℃における蒸気圧はどちらも同じなのですが、
温度が下がっていくにつれて横軸に温度、縦軸に圧力をとったグラフ
の蒸気圧の値が横軸に温度、縦軸に蒸気圧をとったグラフの蒸気圧に比べて大きくなっていくようなグラフになっており二つの蒸気圧曲線が一致しません。

補足日時:2008/10/16 21:21
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水の状態図は右上(温度高め、圧力高め)側が液体、左の低温側が固体、右側の低圧から高温、高圧(液相よりは低圧側)が気体の傾向を持つ図だと思います。

相律があり、独立成分の数C、相の数Pの時、自由に選べる変数の個数FがF=C-P+2となります。独立成分は水のみでC=1、ここでもし液体(水)と気体(水蒸気)があるなら相数は2でF=1-2+2=1となり、自由度は1です。変数を一つ(たとえば温度)を選べば、もう一つ(圧力)は自動的に決まります。その温度と圧力の関係が蒸気圧曲線です。この線の上だけで水蒸気と水が共存できます。ある温度で蒸気圧曲線より高い圧なら水のみが存在可能、蒸気圧曲線より低い圧なら水蒸気のみ存在可能です。気体(水蒸気)、液体(水)、固体(氷)の三相が共存すると自由度はゼロですから温度、圧力ともに一意的に決まってしまいます。これが三重点です。

>水の状態図にかかれている蒸気圧曲線と横軸に温度、縦軸に蒸気圧
>をとったときの蒸気圧曲線が一致しないのはなぜですか?

この質問の意味はよく分からなかったのですが、No1さんの解釈されたように水蒸気のみが存在する話なら、気体の状態方程式PV=nRTで、Vとnが一定でTに対してPをとったグラフを描くようなもので状態図とは一致しません。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
参考にさせていただきます。

お礼日時:2008/10/17 22:18

水の状態図では液体の水が存在します。


蒸気圧だけを取った図と一致するはずはありません。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

お礼日時:2008/10/17 22:16

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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。
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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水の融解圧曲線

こんにちは!
質問があるのですが、水以外の物質は気圧が上がるにつれて融点が上がるのに、水はどうして気圧が上がるにつれて融点が下がるのですか?

Aベストアンサー

 難しい話は既に「自信あり」の回答がありますので,「自信なし」の私は簡単に。

> 水以外の物質は気圧が上がるにつれて融点が上がるのに、

 まず最初に,『気圧』じゃなくて,「圧力」ですね。「気圧」は「大気の圧力」,つまり「空気の圧力」です。今問題になっているのは,「ある物質に掛かっている圧力」ですので「気圧」ではありません。

 さて,圧力が上がるとどうなるでしょうか。風船などをギュッと押す事を考えると判る様に,気体の場合は体積が小さくなります。液体や固体でも基本的には同じです。体積が小さくなります。その結果,分子同士が接近しましますので,分子間に働く引力が強くなって分子同士を繋ぎ止めるようになります。結果,液体が固体に変化します。

 これで分かる様に,圧力が上がると,それだけ分子同士が接近しますので,固体になり易くなります。つまり,『融点が上がる』結果になります。

> 水はどうして気圧が上がるにつれて融点が下がるのですか?

 他の多くの物質は,+(δ+)電荷とー(δー)電荷の間に働く引力が分子間に働く引力であるのに対して,水の場合が他の多くの物質と異なるのは,分子間に働く引力は殆ど水素結合による点です。

 水素結合を形成するには,次に示すように「OーH・・・O」が直線に並ばないといけません。さらに,「OーH」や「H・・・O」の間に一定の距離が必要になります。つまり,分子同士が接近できる限界があります。

   ・・・OーH・・・OーH・・・
      |     |
      H     H

 圧力が上がった場合,液体なら下記の様に分子同士が接近する事も可能ですが,この状態では近づき過ぎて充分な水素結合が形成できないため固体状態にはなれません。つまり,『融点が下がる』結果になります。

    OーH
    |OーH
    H|
     H

 いかがでしょうか。

 難しい話は既に「自信あり」の回答がありますので,「自信なし」の私は簡単に。

> 水以外の物質は気圧が上がるにつれて融点が上がるのに、

 まず最初に,『気圧』じゃなくて,「圧力」ですね。「気圧」は「大気の圧力」,つまり「空気の圧力」です。今問題になっているのは,「ある物質に掛かっている圧力」ですので「気圧」ではありません。

 さて,圧力が上がるとどうなるでしょうか。風船などをギュッと押す事を考えると判る様に,気体の場合は体積が小さくなります。液体や固体でも基本的には同...続きを読む

Q液圧が飽和蒸気圧以下になると沸騰するのはなぜ?

既出でしたらすみません。
キャビテーションの説明であるのですが、液圧が飽和蒸気圧以下になると沸騰するのはなぜでしょうか?
原理的に理解したいのですが、いまいち理解できないのでご協力お願いします。

Aベストアンサー

No.2です。
 キャビテーションと沸騰の関係。大気圧とかじゃなくて、「界面で何が起きているか」を理解しないとなりません。No.2で申しましたように(浸透圧も沸点上昇も凝固点降下)も同様です。
 液体の気化は沸点だけで起きているわけではなく、その界面が存在するところで常に起きています。
  気体(気相)    これは、濃度の異なる流体の境界、溶質の溶けている(気/液)界面
気化↑↓凝結     (固/液)界面・・・
 ̄ ̄液体 ̄ ̄ ̄(液相)

 境界に衝突する粒子の数は、濃度が高いほど増えます。気体側から衝突して凝結する数と液相側から気相に飛び出す粒子の数が平衡に達する圧力が蒸気圧です。
 No.2で説明しましたが、「沸騰とは蒸気圧が大気圧に打ち勝つ現象ではありません。」「沸騰を始めるときの圧力が飽和蒸気圧」でもありません。それらは沸点を示しているだけです。沸騰とは、液相内部に偶然にできた気相--泡--が成長し続ける状態です。
 ここを間違えている人はとても多い。そのためにキャビテーションが理解できない。

 水中の気泡 ○ を考えるとお分かりのように界面は大きく丸まっています。沸点はあくまで界面が平面な状態ですが、曲面です。当然、取り囲む数が多い分、液体分子からの引力のほうが多くなりますから、気泡はたとえ沸点を超えていても成長することはできません。
 この気泡は沸点に近い温度ではなく、より低い温度でもミクロ的には常に起きているのです。
 ここでこの気泡を押しつぶそうとする圧力が減少すると、気相液相間のバランスが崩れて泡が成長します。そして、圧力が元に戻ったら急激に潰れて==気体になった分子が液体に戻る==ために、激しく潰れる。その現象が繰り返されることがキャビテーションです。

沸点上昇:気液界面で界面に衝突する分子の数が減少するため
凝固点降下:固液界面で・・・
浸透圧:濃度の高いほうが衝突分子が少ない
沸騰:気<液 なのでそれに勝る温度が必要。沸点<沸騰温度

>容器内の圧力を下げる(液圧が下がる)ことは、
>周囲の圧力が下がることと同じと考えればよろしいでしょうか?
 そうではなくて、発生する気泡内の圧力(パスカルの原理)が、局所的に低下することと、その圧力が逆転することが要因です。その原因は液体の粘性・表面張力による減圧です。

No.2です。
 キャビテーションと沸騰の関係。大気圧とかじゃなくて、「界面で何が起きているか」を理解しないとなりません。No.2で申しましたように(浸透圧も沸点上昇も凝固点降下)も同様です。
 液体の気化は沸点だけで起きているわけではなく、その界面が存在するところで常に起きています。
  気体(気相)    これは、濃度の異なる流体の境界、溶質の溶けている(気/液)界面
気化↑↓凝結     (固/液)界面・・・
 ̄ ̄液体 ̄ ̄ ̄(液相)

 境界に衝突する粒子の数は、濃度が高いほど増えます。気体側...続きを読む


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