沸騰するときの泡はどこからやってくるの？

水が沸騰するとき、泡はなべの底から出てきますが、あれはいったいどこからやってきたのでしょうか？水に含まれていた空気なんでしょうか？

No.4 ベストアンサー 回答者： doc_sunday 回答日時： 2008/12/20 21:07

＃２のお答えのように、最初に８５℃付近から水に溶けていた「空気」が泡になって出て来ます。

このまま行ってくれると良いのですが、通常１００℃付近で一旦泡が出なくなっちゃいます。
それから「過熱」状態になり、「突沸」を経て次第に「沸騰」が落ち着いてきます。
突沸以降は水蒸気が泡として出て来るのですが、状態は「安定」してくれません。
理由としては、
１.沸騰と言う現象は、液体内部からも気化が起こる現象を言います。
２.ところが泡の内部のような凹面では「内部の蒸気圧が当該温度の飽和蒸気圧より低くなる」というやっかいな定理があり、外部の温度が沸点よりも高くならないと泡は押しつぶされて仕舞うのです。
この効果は泡の曲率が小さければ小さいほど大きく効いてくるため、一旦泡が生ずると、その中に爆発的に蒸気が気化してきます。
結果、突沸が起きます。
３.研究室でのガラス器具を使った蒸留などでは非常に危険なので「沸石」を入れておきます。沸石には微少な空間が莫大な数含まれており、そこから温度上昇によって溢れてくる「空気」の中へ「気化」が起こるために、なめらかな沸騰が維持されます。
４.このようななめらかな沸騰を維持できるヤカン、鉄瓶などはなかなか手に入りません。
そのため、鍋でも、ヤカンでも、ケトルでもボコボコと突沸しながら水が水蒸気に変わります。嫌ですねー、
５.しかし微少な泡を発生させられるような構造の容器はその部分を洗浄することが困難なので、湯沸かし専用以外の目的に使うのは「不適切」なんです。

No.5 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2008/12/21 01:27

＞水が沸騰するとき、泡はなべの底から出てきますが、

　よく観察できてますね。
　これは、正確に表現すると沸点近傍に達すると、底から発生した気泡が成長しながら上昇する現象が観察されるが、その気泡はどこから発生するのか？その気泡は何か？
　沸騰とは、正確には内部からも気化が起きる現象ですが、たとえ瞬間的に内部で気泡が発生してもそれが成長することは出来ません。
　もっと細かく見ると、液体を構成している分子一つ一つはすべてまったく同じエネルギーを持っているわけではなく、バラつきがあります。
　分子レベルで見たら気体になるのに必要な分子も存在するし、次の瞬間にはそれを相手に渡してエネルギーを奪われたり、激しく交代が起きています。
　たまたま、それがいくつか集まると小さな気泡が出来ます。しかし、その気泡と水の境界面は液体側に窪んでいるため、収支のバランスは液体側に偏り、結果的に、その物質の沸点(蒸気圧と外圧が等しくなる温度)ではその気泡は維持されません。さらにわずかですが水圧も加わる。
　ところが液体の温度がさらに上昇した状態で、容器の底部に隙間のある異物があるとその内部では気化が起きます。トンネルの内部では周囲の液体から隔離されているため、気体が発生しある程度の大きさまで成長してしまう。
　いったん、気泡を維持できるまで成長するとそれは上昇を始める。その時点で液体の温度は沸点をわずかに超えているため、泡が成長しながら上昇していきます。液体は泡の成長＝気化によって熱を奪われて、それが平衡を保つため、加熱をコントロールするとその状態を維持できます。

≫泡はなべの底から出てきます
　は、底が固形物などで汚れたビーカーなどでしばしば観察されますね。このときの泡は水蒸気です。
　きれいに洗浄された容器では、これが起きないため、さらに温度は上昇し、突沸という現象を引き起こします。

　なお、この状態に至る前に液体中から発生する気体は、液体中に溶けている空気などです。いわゆるヘンリーの法則の実例

　沸石はこの突沸を防ぐためのものですが、内部に閉じ込められた空気などが主な原因だとされていますが、まったく内部に空気を持たないはずのものでも効果がありますから、その場合は容器に近く水よりも高温に加熱された隙間で発生する期待が発端と考えてよいでしょう。たとえば、細かいガラス片を沈めておくだけでも突沸は防げます。

　

No.3 回答者： rukuku 回答日時： 2008/12/20 20:22

はじめまして

水が沸騰したときの泡は水の気体（水蒸気）です。
水が気体になって、泡になります。

１気圧の元では、水は１００℃を境に急激に気化をはじめます。
１００℃未満では水面から水が気化するだけですが、１００℃を越えると水中からも気化が起こり、泡となります。

（１００度以下でも気化は起こります。“蒸発”と呼ばれる現象です。）

No.2 回答者： arain 回答日時： 2008/12/20 20:13

>水に含まれていた空気なんでしょうか？

温度上昇により最初に出てくるのはとけきれなくなった空気。
その後は水蒸気です。

No.1 回答者： ssykpu 回答日時： 2008/12/20 20:03

水蒸気でしょう。

空気とはちょっと意味合いが違います。