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実験で、沸騰させたフラスコ内のお湯を水で冷却すると、
減圧が起こって再び沸騰するっていうのをやったんですけど、どうして水で冷却すると沸騰するんですか?
私が考えたのは、沸騰したと言うことは外圧=蒸気圧ってことになるから外圧が低くなったのかな?とか
思ったんですけど、それもなんで水で冷却すると外圧が低くなるのかわからないんです。
誰かこの実験についてわかる人いたら回答お願いします><

A 回答 (2件)

 まず確認ですが,#1 さんがお書きの様に,『フラスコ内の水を沸騰させて栓をし,冷却したら沸騰が起こった』という事で良いですか?



 フラスコ内の水を沸騰させる ⇒ フラスコ中にあった空気の大部分が水蒸気(水分子の気体)で追い出され,フラスコ内の気体は殆ど水分子になる。沸騰していますので,この時の気体部分の圧力は外圧と同じ(ほぼ1気圧)です。

 栓をする ⇒ フラスコ内への空気の流入が無くなる。フラスコ内の気体は殆ど水分子であり,圧力はほぼ1気圧。

 水で気体部分を冷却する ⇒ 温度が下がり沸点以下になると,水蒸気(気体の水)が液体になる ⇒ 気体分子が減りますから,圧力が下がります。一方,水は直接冷却されていませんので,気体ほどは温度が下がりません。⇒ 水の温度が,下がった圧力での沸点以上であれば,沸騰が起こります。

 いかがでしょうか。
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この回答へのお礼

回答ありがとうございました☆
本当にわかりやすい回答でとてもよく理解できました。
でも、すごいですね、すぐに質問に的確に答えることができるなんて…。
本当にありがとうございました!!!!

お礼日時:2003/05/15 22:04

多分、フラスコ内の空気を出してから栓をしたのではないでしょうか。

そうすれば冷やしたときにフラスコ内の気圧が下がりますし。
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この回答へのお礼

そうです。回答ありがとうございました☆
レポートを書くのに困ってたんです。どうしてもわからなくて・・。
また何かあったらよろしくお願いしますm(_ _)m

お礼日時:2003/05/15 22:05

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Q水の沸点が100℃の理由

水の沸点が100℃とされる理由について、水の飽和蒸気圧と、水の表面に接する気体の圧力(おそらくこの場合は大気圧のことかと思われます)との関係から考察せよ

という宿題が出ているのですが、色々調べてみても、どうもしっくりくる答えが出てきません。
分かる方、是非ご協力お願いいたします。

Aベストアンサー

この手の内容は教科書の中に必ずあったと思いますが。。。
宿題を人の力に頼ると自力で解決する力が減ります。 それは覚悟してください。

さて、本題ですが、水の沸点が100℃の理由は 大気圧内での水の沸点を 100℃ とし、 水が凍る温度を 0℃ と決めたからです。

宿題の本題はそこにあると言うより、 「なぜ 100℃ から上昇しないのでしょうか?」 を聞いているものと思います。
理由:
沸騰していると言うことは、同時に加熱もされている訳です。 それが、100℃を超えないのは、沸騰により水の表面から水が盛んに気化します。 加熱と気化熱で奪われる熱が平衡するところが沸点(100℃) なのです。 もちろん大気圧においてです。

例えば密閉された容器(ボイラーなど)に入った水を加熱すると 沸点は 数100℃(500℃前後とも)に達します。  
また、逆に真空に近い環境では 極端に沸点が下がります。 高い山に登った人が頂上でご飯を炊こうとした時、ちゃんと炊けなかったというのを聞いた事がありますか? 沸点が100℃ に達しないので芯が残ってしまったのですね。

今では圧力鍋があるのでその様なことは無いと思います。 圧力鍋は先のボイラーの例と同じで水の沸点を上げてやっているわけですね。
上の理由の部分だけで答えになっていると思います。 他の事は補足説明です。

教科書をもう一度、見直してみましょう。どこかに違う形で書いてあるはずです。

この手の内容は教科書の中に必ずあったと思いますが。。。
宿題を人の力に頼ると自力で解決する力が減ります。 それは覚悟してください。

さて、本題ですが、水の沸点が100℃の理由は 大気圧内での水の沸点を 100℃ とし、 水が凍る温度を 0℃ と決めたからです。

宿題の本題はそこにあると言うより、 「なぜ 100℃ から上昇しないのでしょうか?」 を聞いているものと思います。
理由:
沸騰していると言うことは、同時に加熱もされている訳です。 それが、100℃を超えないのは、沸騰により水の表面から...続きを読む

Q気圧が下がるとなぜ沸点が下がるの?

真空にすると、沸点が下がって低い温度で沸騰しますが、なぜそもそも真空にすると(あるいは、気圧が下がると)沸点が下がるの?

Aベストアンサー

液体に接している空間にはその液体の蒸気が存在します。その蒸気の圧力を蒸気圧といいます。その蒸気圧の大きさには限界があります。その限界の圧力で釣り合います。蒸発平衡といいます。限界の圧力のことを「飽和蒸気圧」といいます。#4で「蒸気圧」と言われているものはこの飽和蒸気圧のことです。化学では平衡状態について考えている場合が多いので「飽和」という言葉を省いているのです。
でも沸騰や蒸発は液相と気相との間での平衡が成り立っていないときに起こります。「蒸気圧」と「飽和蒸気圧」を区別する方がいいと思います。部屋の中で水を加熱すると蒸発が起こります。部屋の中の水蒸気は飽和していません。蒸気圧<飽和蒸気圧です。どんどん蒸発します。部屋の体積が大きいので飽和に達することが出来ません。いつまでも蒸発が起こります。普通は液体の表面からだけ気体(蒸気)が発生します。内部から気体が出るということは泡が出来るということです。これはある条件で起こります。沸騰と呼ばれています。水面に大気圧がかかっていると泡が出来るためには「泡の中の気体の圧力>大気圧+水圧」でなければいけません。泡の中の気体の圧力はその温度での飽和蒸気圧です。大気圧の部分には蒸気圧も含めなければいけないのですが空間が広いと拡散してしまって考えなくてもいいようになります。
水圧はビーカーや鍋で加熱をしている場合は大気圧に比べてかなり小さいです。(10mの水柱で1気圧です。)
「飽和蒸気圧>大気圧」が泡のできる条件であることになります。大気圧が小さくなればこの条件の成り立つ温度も低くていいことになります。
沸騰というといつまでもぼこぼこと泡ガ出ているというイメージを持ってしまいます。でも平衡が実現していないアンバランスな状態を大急ぎで埋めようとしている途中の変化ですから平衡が実現すれば沸騰は止まります。部屋の中でやればいつまでたっても部屋の蒸気圧が飽和にならないから沸騰が続くのです。密閉容器の中でやればすぐに飽和になりますから沸騰は一度は起こったとしてもすぐに止まります。密閉容器で全体を均一にゆっくり加熱して行く(平衡に近い状態を維持しながら過熱する)と沸騰は起こらなくなります。液面に接している蒸気の圧力≒飽和蒸気圧ですから液面にかかる気体の圧力=蒸気圧+空気の圧力≒飽和蒸気圧+空気の圧力>飽和蒸気圧です。いくら加熱しても泡のできる条件は実現しないことになります。蒸発だけが起こります。沸騰が起こればその温度以上には温度は上がりませんが沸騰が起こらないので加熱を続ければどんどん温度が上がることになります。
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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Qアスピレーターの仕組み

管の形状により減圧状態を作り、それによって、吸引を行うことは理解できたんですが、
水道に接続する側に垂直方向についている管は
なにか役割があるのでしょうか??(リンク先図参照)

吸引口との水面差が ”h” で示されているということは
何か必要があるからなのだと思いますが。

どなたかお教えください!!

↓↓ アスピレーター図
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%94%BB%E5%83%8F:Venturifixed2.PNG

Aベストアンサー

必要ないですよ。

圧力差hがあることを示すために、便宜上つけてあるだけで、実際のアスピレーターにはあのような管はありません。

Qなぜ100度になっていない水も蒸発するのでしょうか?

中一の子供に
「水は100度で蒸発するって習ったけど、部屋や外に置いてある水が、沸騰してないのに、ちょっとずつ蒸発してるのはなんで?」
と聞かれました。
どなたか中学生にもわかるように、説明していただけるかたいらっしゃいませんでしょうか!(自分もそういわれると、気になってしょうがなくなりました・・笑)

Aベストアンサー

 「今日はじめじめしてますね」とか、「異常乾燥注意報発令中」とか聞いたことありませんか? どれも、湿度つまり空気中の水蒸気の量を問題にしている言い方です。もっと直接的には「今日の○○時の湿度は△△%程度です」などという表現をすることもあります。

 この湿度というのは何を基準にしているかというと、その時の温度で、空気中に存在することが可能な水蒸気量です。空気には含むことができる水蒸気の量に限界があるというわけです。

 さて、液体の水は、互いに結びついて完全に固くはならない(氷にはならない)けれど、完全に切り離されてばらばらにもならない(水蒸気にならない)状態にある水の「分子」の集まりです。この集まりの中には、ちょっと"元気な"分子もいて、中には空気中に飛び出してしまうものがあります。一方、空気中の水蒸気の中にはちょいと"元気"がなくなって、"おとなしくしている水"の仲間に加わるものもあります。

 このような性質を持つ水を、空気といっしょに密閉容器に半分くらい入れて温度が一定の状態に保ってみましょう。最初は水蒸気がなかった、つまり完全に乾燥した空気があるとします。初めのうちは、水の中の"元気者"がどんどん出て行って空気中に広がり、湿度が上がっていきます。空気には含むことができる水蒸気の量に限界があるので、そのうち容器の中の空気は水蒸気でいっぱいになってしまいます。湿度100%です。こうなってしまうと、後は、ちょいと"元気がなくなって"水に戻る分子と"元気よく"水から飛び出す分子の割合が等しくなって、見かけ上何も変化が起こらなくなります。

 密閉容器の場合は、上記のようになりますが、水が部屋や外にある場合は、空気は大量にありますしどんどん入れ替わりますから、周囲の空気の湿度が何かの理由で100%にならない限り、水からは分子が逃げ出す一方になります。そのために、からっとした季節には、雨上がりにあった水たまりがいつの間にか蒸発してなくなったり、洗濯物がよく乾いたりするわけですね。逆にじめじめした季節には乾きが悪くなります。

 ちなみに、水は1気圧のもとで100℃で沸騰します。このときも蒸発は起こっていますが、水の表面ではなくて内部でいきなり気体になる(この現象を「沸騰」と呼んでいます)分子の方が圧倒的に多くなるので、目立たなくなります。

("元気"のような擬人的な表現を使いましたが、本来は"運動エネルギー"のような物理用語を使わなければいけません。中学生にもわかるように、ということですので、敢えて"禁断の"表現法を使いました。)

 「今日はじめじめしてますね」とか、「異常乾燥注意報発令中」とか聞いたことありませんか? どれも、湿度つまり空気中の水蒸気の量を問題にしている言い方です。もっと直接的には「今日の○○時の湿度は△△%程度です」などという表現をすることもあります。

 この湿度というのは何を基準にしているかというと、その時の温度で、空気中に存在することが可能な水蒸気量です。空気には含むことができる水蒸気の量に限界があるというわけです。

 さて、液体の水は、互いに結びついて完全に固くはならない(...続きを読む

Q沸騰の原理について

沸騰の原理、仕組みというか分子がどのようになって泡が出るのか知りたいです。分子運動が激しくなっていくつかの分子が周りの分子を追い出して気体になるのでしょうか?また分子運動が激しくなると液体の中にも圧力は生じるのでしょうか?つまり分子の密度が高くなれば分子運動が激しくなり液体のわずかな隙間に蒸気圧が生じるのでしょうか?

Aベストアンサー

通常の蒸発は液体の表面から起こります。その理由は、液体は温度の上昇とともに密度が低下しますので、熱い液体は表面に来ますね。また、表面の方が外部からの圧力が低いと言うこともあるでしょう。

それに対して、沸騰というのは液体の内部から起こります。これは、加熱によって与えられる熱に対して、表面からの蒸発が追いつかないために、内部の温度が1気圧での沸点以上に上昇することが原因だと思います。

液体内部が沸点以上になると、分子の運動が激しくなり、容器の傷や、溶液中の浮遊物といった、些細な原因により、溶液中で気化が始まります。はじめは気化によってできた空間(水であれば水蒸気でできた空間)は小さいでしょうが、そこに次から次へと気化した蒸気が集まって行き、目に見えるような大きな泡となり、それが沸騰の原因になるのでしょう。

>分子運動が激しくなっていくつかの分子が周りの分子を追い出して気体になるのでしょうか?
*まわりの液体の分子を押しのけて、気体の部分が大きくなっていくと言えるでしょう。

>また分子運動が激しくなると液体の中にも圧力は生じるのでしょうか?つまり分子の密度が高くなれば分子運動が激しくなり液体のわずかな隙間に蒸気圧が生じるのでしょうか?
*溶液中には、大気圧だけではなく、溶液による圧力(水であれば水圧)がかかっています。溶液中で沸騰が起こるためには、その温度での蒸気圧が、大気圧と水圧の合計よりも大きくなる必要があります。したがって、沸騰している部分の温度は、1気圧での沸点よりも少し高い温度になっている必要があると思います。

通常の蒸発は液体の表面から起こります。その理由は、液体は温度の上昇とともに密度が低下しますので、熱い液体は表面に来ますね。また、表面の方が外部からの圧力が低いと言うこともあるでしょう。

それに対して、沸騰というのは液体の内部から起こります。これは、加熱によって与えられる熱に対して、表面からの蒸発が追いつかないために、内部の温度が1気圧での沸点以上に上昇することが原因だと思います。

液体内部が沸点以上になると、分子の運動が激しくなり、容器の傷や、溶液中の浮遊物といった、...続きを読む

Q2級ボイラー技士の難易度はどの程度ですか?危険物乙種4類より難しいですか?

タイトルの通りなんですが、
2級ボイラー技士の難易度ってどのくらいのものなのでしょうか?
内容が違うので比較は難しいと思いますが、
危険物乙種4類と比べてどちらが難しいですか?
毎日何時間何日勉強すれば合格できそうでしょうか?
ちなみにボイラーや機械の知識は全くありません。
よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

そうですね~。
レベルは大差ないと思います。
私は両方持ってますが、機械の構造的なものがあったためか幾分、ボイラーの方が取り易かったです。
勉強していて面白く、飽きないのはボイラーの方だと思いますよ。
危険物の方は、似た様な内容が多く、変化に乏しく勉強し難い感じを憶えました。

試験勉強は問題集中心で効率よく覚える事が重要ですが、教本の良し悪しで合格を左右される場合もありますので、しっかり選んだほうがいいですよ。
私は弘文社の本で数種類の資格を合格しています。
ここの本は、お薦め出来ると思います。

受験のアドバイスとしては、書き込み等は鉛筆を用い、消しゴムで消せないような物は使わない事です。
覚えてから消そうとしても消せません。

参考書をざっと流して一度読み、問題集を解きます。
分からないところを徹底的に調べます。
これの繰り返しです。
何度も解いていると出る箇所がわかってきます。
とにかく、問題集がボロボロになるまで解く事です。
毎日2時間の勉強で、1~2ヶ月もあれば合格できるレベルになるでしょう。
2級ボイラーは実務経験が無ければ、講習を受けなければなりませんが、分かってますよね_?

そうですね~。
レベルは大差ないと思います。
私は両方持ってますが、機械の構造的なものがあったためか幾分、ボイラーの方が取り易かったです。
勉強していて面白く、飽きないのはボイラーの方だと思いますよ。
危険物の方は、似た様な内容が多く、変化に乏しく勉強し難い感じを憶えました。

試験勉強は問題集中心で効率よく覚える事が重要ですが、教本の良し悪しで合格を左右される場合もありますので、しっかり選んだほうがいいですよ。
私は弘文社の本で数種類の資格を合格しています。
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Qよくわかりません!水は、一定の温度ではなく、外圧が高くした方が飽和蒸気圧が高くなる。

問題:P192
 水は、一定の温度ではなく、外圧が高くした方が飽和蒸気圧が高くなる。(誤り)
[解説] 飽和蒸気圧とは、飽和状態蒸における蒸気の圧力である。温度
   が一定であれば、その蒸気圧も一定値を示す。外圧は関係しない。
以上ですが?
    外圧が1気圧から仮に2気圧になった場合、沸点は上昇して、蒸気圧は
    上がると思います。なので、飽和蒸気圧も上がるような気がします。
     私の頭の中では→飽和蒸気圧=蒸気圧 としか思えませんが!
   あえて飽和をつける意味が分かりかねます!?
    ※”蒸気圧と飽和蒸気圧の違い”を教えていただけないでしょうか?
   宜しくお願いいたします。

Aベストアンサー

他の回答者の回答にあるとおり、飽和蒸気圧はその温度の時の蒸気圧です。
したがって、周囲の圧力とは無関係です。
例として、水が40℃の場合の飽和蒸気圧は74hPaです。(周囲の気圧が74hpaの場合は、水が沸騰するので、40℃以上になりません)
水が100℃の時の飽和蒸気圧は、1013hPaなので、1気圧ではすべて蒸発します。(100℃以上では液体では存在出来ない)
なお、空気中では、気温未満の水も蒸発出来ます。(空気の水蒸気分圧が飽和水蒸気圧未満であれば、蒸発可能です)

Qヘプタン異性体の構造式

C7H16のヘプタン9つの異性体の構造式と、それらの名前を誰か分かる人教えて下さい。
どうやって構造式を作って良いのか分からないので作り方も教えていただければ。

Aベストアンサー

ヘプタンの9つの異性体は、

・ヘプタン

  C-C-C-C-C-C-C

・2-メチルヘキサン

  C-C-C-C-C-C
     |
     C

・3-メチルヘキサン

  C-C-C-C-C-C
       |
       C

・2,3-ジメチルペンタン

  C-C-C-C-C
     | |
     C  C

・2,4-ジメチルペンタン

  C-C-C-C-C
     |   |
     C    C


・2,2-ジメチルペンタン

     C
    |
  C-C-C-C-C
    |
     C

・3,3-ジメチルペンタン

       C
       |
  C-C-C-C-C
       |
       C

・3-エチルペンタン

  C-C-C-C-C
       |
       C
       |
       C

・2,2,3-トリメチルブタン

     C
     |
  C-C-C-C
     | |
     C  C

これで全てだと思います。
↑ずれてると思いますが、お許し下さい。m(_ _)m

>どうやって構造式を作って良いのか分からないので作り方も教えていただければ。

主鎖に位置番号をふったりして、側鎖を付ける数とか場所を考えられるだけ考えるしか
ないでしょうかねぇ?僕も上手い方法を教えて欲しいです~。

ヘプタンの9つの異性体は、

・ヘプタン

  C-C-C-C-C-C-C

・2-メチルヘキサン

  C-C-C-C-C-C
     |
     C

・3-メチルヘキサン

  C-C-C-C-C-C
       |
       C

・2,3-ジメチルペンタン

  C-C-C-C-C
     | |
     C  C

・2,4-ジメチルペンタン

  C-C-C-C-C
     |   |
     C    C


・2,2-ジメチルペンタン

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Qイオン濃度について

大学の実験でイオン濃度のことが出てきたのですが、イオン濃度の言葉自体がよくわかりません。実験での問題はHgのイオン濃度を求めろなのですが、googleでイオン濃度と調べても、水素イオン濃度しか出てこなくてよくわかりません。
イオン濃度のこと分かる人教えてください。お願いします。

Aベストアンサー

たとえば、NaClを1molとKClを1molを用意し、1リットルの水に溶かしたとします。
NaClの濃度は1mol/L、KClの濃度は1mol/Lですね。

さて、これらの強電解質は完全に電離すると考えてよいと思いますので、これらはすべて、ナトリウムイオンNa+、カリウムイオンK+、塩素イオンCl-になっていますね。

このとき、Na+は1mol存在します。K+も同じく1mol。そして、Cl-は2mol存在します。

よって、Na+とK+のイオン濃度は1mol/L、Cl-のイオン濃度は2mol/Lとなります。

同様に、MgCl2のケースを考えます。
MgCl2→Mg2+ + 2Cl-
となりますので、MgCl2を1molとって、1Lの水に溶かしたときのイオン濃度は、Mg2+が1mol/L、Cl-が2mol/Lとなりますね。

Q突沸を防ぐ原理

液体が沸点に達した直後も沸騰せず、そのときわずかな振動などで、液体が突沸すると理解しています。突沸を避けるのに沸騰石を入れるとよく言われますが、
その原理のようなものあるのでしょうか?教えてください。

Aベストアンサー

過去ログをぱらぱらと見てみましたが,まだどなたも正しい回答には辿り着いていないようです。答えを先に書くと「実質的に沸点未満での沸騰が可能になるから」というのが正解です。

さて,気化には二種類あるのをご存知でしょうか? 液体内部から直接気化する「沸騰」と,気液界面における「蒸発」ですね。前者は相転移現象と呼ばれ,後者は相平衡現象と呼ばれます。沸騰は,沸点に達して初めて起こる現象ですが,蒸発はいかなる温度でも起こります。洗濯物が室温で乾くことを考えればわかりますよね?

沸騰石は多孔質体であり,孔内に多くの空気をかみ込んでいます。つまり,比熱が低くくて熱しやすい空気と,気液界面とを合わせ持っていることになります。この結果,沸騰石が液体内に入っていると,液体内部からの直接的な「沸騰」ではなく,孔内における「蒸発」による気化が可能になります。

99℃に熱された水を想像してください。沸点未満ですので沸騰は起こっていませんね。しかし表面では蒸発が起こり,湯気が立ち上っているでしょう。この表面と同じように,沸騰石の孔内の気液界面でも盛んに蒸発が起こり,水蒸気が発生しています。発生した水蒸気は沸騰石から離れ,気泡となって表面に浮かんできます。つまり,実質的に沸騰と同じような現象が起こるわけです。

いち早く沸騰石から気体が発生し,それによって液体が攪拌されるため,過加熱といった現象が起こらなくなります。これが突沸を防げる理由です。

# 片方が封じられて空気をかみ込んだガラスのキャピラリーも,沸騰石の代わりになります。ようは「蒸発ができる場」を沈めこんであげれば良いだけなのですね。

過去ログをぱらぱらと見てみましたが,まだどなたも正しい回答には辿り着いていないようです。答えを先に書くと「実質的に沸点未満での沸騰が可能になるから」というのが正解です。

さて,気化には二種類あるのをご存知でしょうか? 液体内部から直接気化する「沸騰」と,気液界面における「蒸発」ですね。前者は相転移現象と呼ばれ,後者は相平衡現象と呼ばれます。沸騰は,沸点に達して初めて起こる現象ですが,蒸発はいかなる温度でも起こります。洗濯物が室温で乾くことを考えればわかりますよね?

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