水を加圧した場合、容積変化がないものとして、温度上昇を求めるにはどうすればいいのでしょうか?

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A 回答 (2件)

非常に難しい問題ですね。

実際に体積一定で加圧するためには、水の温度調整を外部から行えるようにしないとね。
もちろんこの問題は、実際問題ではなく、かなり理想化されたモデルでの話だと思いますが。その理想化がどの程
度のものなのかをもう少しはっきりさせないと回答しにくいです。
水と言っても、それが固体・液体・気体のどれなのかによって変わってきますね。もし気体で、理想気体で考える
ならば、
      ファンデアワールスの状態方程式 PV=nRT
      ただし、Pは圧力、Vは体積、nはモル数、Rは気体定数、Tは温度
によって、Vが一定だから、TはPに比例することになり、加圧していくとその圧力増加に比例して温度は上昇します。
しかし、水が液体・固体の場合は、話がややこしくなります(多分iriさんは液体の水のことを言っているんでしょ
うね)。液体・固体にも状態方程式というのが別にあります。固体において有名なのは、例えば「Birch-Murnaghan
の方程式」です。しかし、この辺の話は、実は最先端の研究に関わることで、はっきりとしたことはいえません。
特に我々にとって非常に日常的な水には色々不思議な点があり、今、高圧の水はホットな話題となっているのでは
ないでしょうか。これ以上は解りません、スミマセン。
しかし、イメージを描くだけなら次のようになるのではないでしょうか?
もし4℃以上の常圧の水(液体)から出発して温度を上げていくと、体積一定のままで水は加圧されます。
しかし、4℃以下の水の場合は、逆に温度を下げていくと水が加圧されます。水は摂氏4℃で密度が最大だからです。
質問の題名では「水を加圧すると温度はどれくらい上がるの?」とありますが、出発時の水の状態によっては、
温度は下がることもあるわけです。
結局なにもハッキリしませんでしたが、きっちりと温度を求めるためには状態方程式が要ります。
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この回答へのお礼

ありがとうございました。
大変参考になりました。

お礼日時:2001/02/27 17:29

前にどこかでお答えしたのですが、 


 液体でも固体でもかなり高圧になると体積が減少します。10気圧~100気圧程度で次式が成り立つ。(液体)

 V=V0(1+1/V0(∂V/∂T)P0(T-T0)
   -1/V0(∂V/∂T)T0(P-P0))

なんですが、結局、圧力ににより圧縮されて体積が減少するのです。で、これが液体の圧力になります。
 から、液体で、体積変化のないモデルの、圧力-温度関係式を求めなければなりません。かなり、難問です。
 それとも、貴方の質問は、例えば缶入りの水がある。温度を上げると内圧が増す。開けると吹き出す。これぐらいの質問でしょうか。
 これにも、関係しますが、温度上昇=分子の熱運動量の増加=圧力の上昇(気体・液体・固体すべてに成り立つ)。現象として蒸気圧の増加がみられるのですが、この蒸気圧に対する質問でしょうか? 補足をお願いします。
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この回答へのお礼

ありがとうございました。参考になりました。

お礼日時:2001/02/27 17:28

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熱量=10g×4.2×30k=1260J 答え1260J

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質量=10g 比熱=0.45 温度変化=(50-20)K
質量=10g×0.45(g・k)×(50-20)K=135J 答え135J

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Q=mcT「熱量=質量×比熱×温度変化」
(1)10gの水の温度を30K上昇させるために必要な熱量は何(J)ですか?
質量=10g 比熱=4,2 温度変化=30K
熱量=10g×4.2×30k=1260J 答え1260J

(2)10gの鉄の温度を20℃から50℃にするために必要な熱量は何Jですか?
質量=10g 比熱=0.45 温度変化=(50-20)K
質量=10g×0.45(g・k)×(50-20)K=135J 答え135J

上のようにしたのですが、...続きを読む

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>(1)の答えの1260Jも小さくしないといけないとおもうのですが
なぜそう思うのですか?
1260J と書いても 1.26KJ と書いても 1.26x10^3J と書いても、全く厳密な意味で全部同じ意味です。
どう書いたっていいですよ。

>どう計算をして小さくすればいいのでしょうか?
計算も何も、これは十進法の位取りの話です。
1260 は 1.26×1000 です。
1000 は 10の3乗です。一回10の二乗から5乗くらいまでを、筆算してみると良いでしょう。
10の3乗は 10^3 (10の右上に小さい3) と書くことができます。
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1.
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混合したときの水の温度は40℃か、40℃より高いか、40℃より低いか。

私は40℃だと思ったのですが、解答は40℃より低いでした。
解説には熱量のことが書いてあるのですが、よく分かりません。

2.
断熱容器に100℃の水蒸気を入れて加圧していくとどうなるか。
(ア)何も変化はない。
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3.
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化学の夏期課題をやっていてさっぱり分からない問題がありました。
解答は手元にあるのですが、読んでもいまいち分かりません。
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1.
断熱容器の中で80℃の水100gと0℃の氷100gを
混合したときの水の温度は40℃か、40℃より高いか、40℃より低いか。

私は40℃だと思ったのですが、解答は40℃より低いでした。
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2.
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Aベストアンサー

 皆さんの回答で充分なのですが,私にも回答させて下さい。

【1】
 80℃の水100gと0℃の水100gであれば,真ん中の40℃になります。しかし,0℃の氷はまづ0℃の水になった後,温められます。一方,80℃の水は0℃の氷を溶かした後,冷やされます。
 つまり,80℃の水と0℃の水を混ぜたときに比べ,80℃の水は0℃の氷を溶かす分だけ多くの熱量を奪われ,0℃の氷は0℃の水になる分だけ少ない熱量しか温度上昇に使えません。
 したがって,混合後の温度は40℃以下になります。

【2】
 断熱容器に100℃の水蒸気を入れて加圧していったときに,温度は上がるのでしょうか。水が生じる事は間違いないと思いますが,100℃の水になるような気もしますが。どうなんでしょうか?

【3】
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 つまり,ポンプで排気する事は断熱膨張させている事になります。断熱膨張させると圧力は下がって水の沸点も下がりますね。結果,沸騰が起こる。沸騰すると,気化熱が奪われて,水温が下がり,水が凍ります。
 

 皆さんの回答で充分なのですが,私にも回答させて下さい。

【1】
 80℃の水100gと0℃の水100gであれば,真ん中の40℃になります。しかし,0℃の氷はまづ0℃の水になった後,温められます。一方,80℃の水は0℃の氷を溶かした後,冷やされます。
 つまり,80℃の水と0℃の水を混ぜたときに比べ,80℃の水は0℃の氷を溶かす分だけ多くの熱量を奪われ,0℃の氷は0℃の水になる分だけ少ない熱量しか温度上昇に使えません。
 したがって,混合後の温度は40℃以下になります。

【2】
 ...続きを読む

Qレンタルサーバーについてです。

いつもおせわになっております。
今回はレンタルサーバーについて質問させていただきます。
ご教授よろしくお願いいたします。

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Aベストアンサー

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Aベストアンサー

dU=dQ-PdV...(1)
で断熱変化なら
dU=-PdV...(2)
-PdV=CvdT...(3)
(3)ではPdVという外にする仕事を、CvdTという内部エネルギーの減少でまかなう形を表現しています。
-(RT/V)dV=CvdT
-R(dV/V)=Cv(dT/T)
これを積分しますが、初めをi、終わりをfと書いて
-Rln(Vf/Vi)=Cvln(Tf/Ti)...(4)
となります。γ=Cp/Cv, Cp-Cv=R(理想気体)をつかえばR/Cv=(Cp-Cv)/Cv=γ-1となりますので、(4)は、
(Vi/Vf)^(γ-1)=Tf/Ti...(5)
と書けます。アルゴン(単原子分子)はCv=(3/2)R、Cp=(5/2)Rよりγ=5/3=1.667, γ-1=0.667となりますので、
(Vi/Vf)^0.667=Tf/Ti
1.47/0.49=3なのでVi/Vf=1/3です。
Tf/Ti=0.481、Tf=298x0.481=143 K(-130℃)
となります。
内部エネルギーの変化は(3)式の意味するところに従いCvΔTです。今度はモル数が問題になります。
n=PV/RT=1.013x10^5*0.49x10^(-3)/(8.31*298)=0.0200
ΔU=nCvΔT=0.02*12.5*(143-298)=-38.7 J
(No1さんのΔUは温度Tが一定での等温膨張の仕事のような...)

dU=dQ-PdV...(1)
で断熱変化なら
dU=-PdV...(2)
-PdV=CvdT...(3)
(3)ではPdVという外にする仕事を、CvdTという内部エネルギーの減少でまかなう形を表現しています。
-(RT/V)dV=CvdT
-R(dV/V)=Cv(dT/T)
これを積分しますが、初めをi、終わりをfと書いて
-Rln(Vf/Vi)=Cvln(Tf/Ti)...(4)
となります。γ=Cp/Cv, Cp-Cv=R(理想気体)をつかえばR/Cv=(Cp-Cv)/Cv=γ-1となりますので、(4)は、
(Vi/Vf)^(γ-1)=Tf/Ti...(5)
と書けます。アルゴン(単原子分子)はCv=(3/2)R、Cp=(5/2)Rよりγ=5/3=1.667, γ-1=0.667と...続きを読む

Qレンタルサーバー 無料を借りたい

レンタルサーバー 無料を借りたいです

掲示板、HP、メールファームなどを利用できるレンタルサーバーを探しています。

♪宜しくお願いします♪

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こんにちは

無料レンタルサーバーを探しているのであれば、Googleなどで「無料レンタルサーバー」などの
キーワードで検索してみると良いでしょう。

一例ですが、下記のような比較サイトがありますので、こちらから探すのが近道です。
http://www.kooss.com/hp/

ちなみに、私のHPは掲示板用に下記の無料レンタルサーバーを利用しています。
http://atpages.jp/

注意点を幾つか挙げておきますので、ご参考までに。

・掲示板はcgiを利用するものが多いので、利用可能なサイトかチェックしましょう。
・画像投稿可能な掲示板を設置すると容量が増えるので、容量をチェックしましょう。
・アップロードの操作方法など解りやすく説明されているかチェックしましょう。
・登録する前に、サイトの評判を口コミなどでチェックしておくと良いでしょう。

こんなところです。 頑張ってHPを開設してください。
HPが完成するようにお祈りしております。

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水が入った試験管に色紙を巻いて光を当てた時もっとも温度激しい水の温度上昇を調べているのですが。
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どなたか詳しい方お教えください

Aベストアンサー

光の当て方に色の濃さ、紙の厚さ、周りの温度など、
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素直にその結果を考察すると、
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青や紫の光を良く吸収していることになるのです。

つまり、あなたが当てたのは青系統の光だったのではないですか?
であれば、それが原因だと思います。

違うのであれば、もう少し詳しい条件が分からないと解答ができません。


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