気圧が下がると沸点が下がりますが、水を0気圧の宇宙空間に出すと、水はどうなるのでしょうか?単純に凍るだけなのでしょうか?

A 回答 (4件)

keronyan さんの回答の通りと思います.



水の三重点は,
T=273.16 K (0.01℃),P=610.6 Pa (1気圧=1.013×10^5 Pa)
ですから,610.6 Pa 以下の圧力では液体の水は存在できません.

水の相図は下のようになっています.
固定フォントで見てください.
境界線の傾きはうまく描けていません.

       │ 液   /
       │    /
       │ A /
   P   │  /
   ↑ 固 │ /
       │/
     C / B 気
      /
     /
           →T

室温程度の温度の水を急激に圧力の低いところに出すと(A→B),
気相に移りますから,沸騰します(もちろん熱を加えての沸騰ではない!).
蒸発熱で温度が下がり(B→C),固相に移ります.

この状態で,容器に入れておけば(空いた空間を少なくする必要がある)
氷の状態が保持できます.
そうでないと,氷にも蒸気圧がありますから水蒸気が氷の周囲にできます.
それはどんどん拡散していきますから,だんだん氷は小さくなってゆきます.

容器に入れておけば,水蒸気が拡散してなくなってしまうことはないので,
水蒸気の圧力が平衡圧になったところで,氷と水蒸気の共存状態ができます.
ここら辺の状況は,密閉容器中の水はなくならないが,
ふたをしないコップの水はそのうちなくなってしまうのと同類の話です.
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この回答へのお礼

大変丁寧な返事有り難うございます。ちょっとした、職場で出た疑問なんですが、みんなで納得しています。本当に有り難うございました。
その他にもたくさんの返事有り難うございました。

お礼日時:2001/04/18 19:11

真空中は、0atmなので温度にかかわらず気体になります。

(かなり低温だと液体ですが。。。)

真空装置などで少しでも水分が入ると、すぐに気体になってなかなか真空度が下がりませんからね。。。。
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宇宙空間というか真空中に水を出した瞬間に沸騰して蒸発してゆきます。


しかし、そのときの気化熱により、残った部分の水の温度が下がり凍ってしまいます。

その後は、固体から直接気化していくという昇華によりどんどん小さくなっていくと思います。
水の0気圧における状態図を見れば判ると思います。
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粉末のように氷の粉になるのでは?(予測)

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 「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


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