化学 蒸気圧

摩擦なく動くピストン付きの容器があり、中に水が入っているとします。
この瞬間（水を入れたばかりで蒸発していない、つまり水蒸気の分圧が0）は、温度T、体積Vだったとします。

温度は一定に保って、放置するとします。

すると、水は、温度Tの飽和水蒸気圧に達するまで蒸発しますよね？
ということは、容器内の圧力が大きくなるから体積は自然に大きくなるんですか？

No.3 回答者： okormazd 回答日時： 2012/08/13 23:47

何か勘違いしていませんか。

「水を入れたばかりで蒸発していない、つまり水蒸気の分圧が0」ということはありません。水があれば必ずその温度に応じた蒸気圧があります。「蒸発していない」ということはありません。

ただし、

周囲に大気があり、その圧力が大気圧で、、摩擦なく動くピストン付きの容器に水しか入っていない、つまり他の気体がなくて、熱の出入りが自由(水蒸気の凝縮による温度上昇がない)なら、
1.
100℃以下なら、大気圧より蒸気圧が低く、大気圧に釣り合う蒸気圧にはならないから、ピストンで押されて蒸気はすべて水になり、空間はできない。
2.
100℃なら、蒸気圧は1気圧で大気圧と釣り合うから、それに応じた蒸気で満たされた空間ができる。
3.
100℃を超える温度なら、蒸気圧は大気圧より大きいので、ピストンを押し上げて体積が大きくなるが、釣り合うところがないので、ピストンを跳ね上げて、水は全部蒸発する。

この回答への補足

回答ありがとうございます。

他の気体がないというのは、やはり真空であるということではないのでしょうか？

問題文だとよく、「ピストン付きの容器に窒素を0.2mol入れた」
みたいなことが書いてあります。
これだと窒素が入っているのがわかります。

でも、もし何も書いてなかったとしても、空気がありますよね？
これは気体として考えないのでしょうか？

容器がある→水をいれる→ピストンを上から静かに置く
とどうなるのですか？

すみません。
気体の分野はあまり理解できていないので、理解している人からすると意味のわからない質問をしているかもしれません・・・。

補足日時：2012/08/14 00:16

No.2 回答者： doc_sunday 回答日時： 2012/08/13 19:05

場合によって異なります。

水以外の気体が入っていたら、飽和蒸気圧まで気化します。

水以外何も入っていないなら、気相は生じません。

不思議ですが、本当です。

この回答への補足

「水以外の気体」があれば

というのは、真空状態でなければ
という意味なんでしょうか？

補足日時：2012/08/13 20:48

No.1 回答者： Saturn5 回答日時： 2012/08/13 18:09

はい、その通りで体積が増加します。

水が蒸発して水蒸気圧が増加し、体積が増えることによって空気分圧は減少します。
水蒸気圧＋空気分圧＝１気圧
になるところでピストンが止まります。