水蒸気爆発とは水が急激に気化されて爆発する現象だと思うのですが、
この爆発は可燃性なのでしょうか?
質問がナンセンスでしたらすみません。
どういう事かといいますと、水蒸気爆発によって周囲の物質は発火し、燃えるのか。
ということです。
例えば木造建築物etcは付近で水蒸気爆発が起きれば発火しますか?

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A 回答 (5件)

 水に限らず液体は、圧力が高い状態では、常圧の場合よりも沸騰する温度が高くなります。


 質問者様の仰る水蒸気爆発とは、火山の水蒸気爆発の事なのか、或いは、何かのボイラー等の水蒸気爆発の事なのかは判りませんが、もし、水蒸気の元となった水を封入していた、圧力容器や地層等の強度が高くて、水蒸気の圧力が非常に高くなっていた場合には、水蒸気の温度が木材等の可燃物が発火する温度を上回る可能性は皆無ではありません。
 尤も、水蒸気に限らず、気体は膨張しますと温度が下がりますから、爆発後の水蒸気の温度は急速に低下しますので、可燃物を発火させる事になる可能性はかなり低いのではないかと想像致します。
 それから、火山の水蒸気爆発の場合には、水蒸気や噴出した土砂の粒子等が擦れ合う事で静電気が発生し、この静電気が空中放電を起こす火山雷という現象があります。
 可燃物が爆発した火口のすぐそばにあった場合、この火山雷の落雷によって発火する可能性も、少ないながら皆無ではないと思います。
 又、火山の水蒸気爆発の一種には、水を加熱する熱源となったマグマが、水蒸気と共に飛び散るマグマ水蒸気爆発というものもあります。(厳密にはマグマが飛散しない只の水蒸気爆発とは区別されています)
 もし、飛び散ったマグマが、冷える前に可燃物と接触しますと、可燃物が発火する可能性は十分あると思います。
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水蒸気爆発は質問者様のイメージの通り、液体である水が蒸気(気化)になる事で体積が一気に大きくなる事で起こります。



過去に水と蒸気の体積に関する質問がありましたので、ご参考までに
http://oshiete.goo.ne.jp/qa/2156269.html

この爆発を感覚的に言えば、風船に息を吹いて膨らませた時、膨らませ過ぎて風船が割れるイメージに近いと思います(内圧に容器が耐えられなくなり、破裂する)。


この爆発が可燃性かというと、火は付きません。
例に挙げられている木造建築物ですが、木が燃えるためには250℃以上の温度が必要です。
条件にもよりますが、水蒸気の温度は100℃前後でしょうし、この温度では燃えません。
先ず燃えないものと考えてよいと思います。
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水蒸気爆発はいわゆる突沸といわれる現象に似た現象で、多くの場合水と高温の液体の間で起こります。

たとえば水に溶けた金属が流れ込んだような場合です。このようなことが起こると、溶けた金属が水中で細かな粒に分散して高温の金属の周りを金属に触れた水から発生した水蒸気が覆って断熱されたような状態になります。この時点ではまだ爆発にはいたらないのですが、どこかひとつの水蒸気の膜が破れるなどの状況が起こると、水中に分散した金属の粒の周りの水蒸気の膜が連鎖的に壊れていくという状態が起こります。そのために、大量の水が一気に沸騰して高圧の水蒸気が大量に生成されることになり爆発的に膨張するという現象です。従って元からあった金属の持つ熱以上に熱を発生することはありませんので、火災などの原因にはなりにくいでしょう。ただし、このときの爆圧は非常に大きなものとなる可能性があるので、火災によらなくても爆風で家屋が倒壊してしまうなどということは十分にあります。

鋳物工場などでは解けた鉄を扱うため、この溶けた鉄が床などにこぼれた水と触れると大爆発を起こす可能性があるので、一面に乾いた砂などを敷き詰め、溶けた鉄と水が触れることが無いようにしています。
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水蒸気爆発とは、水が急激に蒸発(気化)するときの圧力による爆発のことで、火炎などが発生するものではありません。

従って、通常は周囲のものが発火することは無いと思います。

ただし、例えば、高温のてんぷら油に水をかけた時に起きる水蒸気爆発のような場合、爆発によって高温の油も周囲に飛び散るので、周囲に燃えやすいものが有った場合、それに引火する可能性はあるかもしれません。
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http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%B0%B4%E8%92%B8% …

圧力上昇による爆発で熱は発生しません。
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Q酸化性塩類と強酸を混ぜると発火爆発するのはなぜですか?

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Aベストアンサー

このサイトに反応式が載っています。
http://www.geocities.jp/chemacid/chembase/physical/oxid-reduct.htm
◆代表的な酸化剤・還元剤
の項目に二クロム酸カリウムと過マンガン酸カリウムの半反応式が載っています。
還元剤は有機物としたいのならシュウ酸でよいでしょう。
他の有機物にしたいのならサイト下のほうには半反応式の作り方が載っていますので、それを参考に自分で作ってください。
上記の項目の下に過マンガン酸カリウムが中性・アルカリ性のときの反応が載っており、酸化反応が途中までしか進行しないことが書かれています。
過マンガン酸カリウムとシュウ酸の酸化還元反応はサイト下のほうに書かれている例題問2の答えにあります。
二クロム酸カリウムのアルカリ性のときの反応式は知りません。


有機物が急激に酸化されて反応熱で加熱され、その熱によりさらに反応速度が上がり発火爆発する。
このように考えてよいと思います。よって酸だけでは化学反応を起こさないので発火爆発はしません。
スルホ基をもつ有機酸なら、その物質自体が強い酸であり且つ還元性物質でもあるので混合により酸化還元反応を起こして発火爆発はするでしょう。
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また爆発としては加熱分解で内圧が高まったことにより起こる分解爆発があります。
圧力容器内で物質が加熱され分解すると内圧が高まり、容器がその圧力に耐え切れないとき爆発します。
これを分解爆発と呼んでいますが発火爆発とは違います。
危険物取扱者試験では、性質として「400℃で分解し酸素を放出する」などが出題されますが
分解爆発そのものは危険物取扱者の試験範囲ではないでしょう。

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Q教えてください。水蒸気爆発って。。。

溶鉱炉などで少量の水と高温で液化した金属(鉄など)が接触して、いわゆる「水蒸気爆発」を起こすと聞きました。

原理を考えてみたのですが。。

水(液体)が金属(液体)に接触したときに、水が液体のまま臨界温度に達して一気に気化(体積は1000倍以上に変化)したためかなぁ と考えました。(あくまで推測ですが)

すると。。もし水がある程度ゆっくり加熱されれば水蒸気爆発は起こらないということでしょうか?

どなたか原理的に教えてもらえませんでしょうか??
お願いします。

Aベストアンサー

鉄鋼の製造現場で働いたことがあります。
水蒸気爆発は水が高温の金属と接触して一気に水蒸気になることにより起こります。
正確にいうと、水蒸気の逃げ場がなく溶融した金属に取り囲まれたときに水蒸気爆発の程度が大きくなります。したがって、溶けた金属の上に水があったとしても湯気を出すだけで、爆発には至りません。(激しい湯気ですが)。300トン以上の1600℃を超える溶融した鉄の上に水が溜まっても、爆発はしませんでした。
逆に、湿った地面に溶融した高温の物質を流すと爆発がおこりました。
また、溶けた鉄を水槽中に流しても、充分な深さがあったり、攪拌状態なら爆発しません。水槽の深さが浅く底面で溶けたままの金属が広がる状態なら、少量の金属でも水蒸気爆発をおこします。金属や水の量だけで判断しないことが大切です。

Q水蒸気蒸留は水蒸気抽出ではありませんか

詳しい方ご相談させてください。
下の命題について賛否ご意見いただければと思います。
「水蒸気蒸留とは、ガスフェーズの水を用いた気液抽出である」

超臨界流体抽出(Supercritical fluid extraction)という抽出方法があります。二酸化炭素が商業的にはもっとも広く行われていると思いますが、超臨界二酸化炭素を浸透性のよい溶媒として用いて有価物を得る抽出方法です。
二酸化炭素の場合、条件を変えて液体二酸化炭素抽出(liquid carbon dioxide extraction)したり、さらに温和な条件で二酸化炭素ガスを用いた香気抽出を行ったりもします。

そこで二酸化炭素ではなく、水を考えた場合、同じく超臨界~液体~気体の水を用いた抽出が成立すると思います。気体の水を用いた抽出とはすなわち水蒸気蒸留ではないでしょうか。

水蒸気蒸留の説明を読むと、沸点に着目した説明ばかりが目につきます。抽出と考えれば、むしろ極性が支配的であってもよいはずです。考察方法が変わるのではないでしょうか。

同じく疑問をもたれた方、考え違いを説明してくれる方他、どんな回答でも構いません。
納得感のある回答をして下さった方にポイント進呈します。よろしくお願いします。

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 水蒸気蒸留を行うとき、それが相互に溶解しないという前提がありますから、抽出ではない。
 ては何ゆえ蒸留されるのか?

蒸留したい物質は、沸点以下でも必ずゼロでない蒸気圧を持っています。
 冷凍庫の氷がどんどん痩せて角が丸くなること
 冬でも洗濯物が乾く
わかりにくいので、具体的な値として100℃で0.1気圧の蒸気圧を持っているとします。沸点は300℃とか・・
 通常は100℃に加熱しても気相中が0.1気圧になれば平衡に達して気化は止まります。気相が定常状態なので対流もないので境界面付近はすぐに飽和する。
 ここに水蒸気を吹き込むと、水蒸気中にその物質はありませんから、同様に0.1気圧までは気化できます。その物質で飽和した水蒸気は冷却器で凝縮するため、どんどん冷却器に向かい、いつも新鮮な水蒸気が流れています。--冷却器側では水は凝縮して液体に戻りますが、キャリアである水蒸気がなくなるため、その物質の分圧も速やかに0.1気圧を超えますから同時に凝縮する。
 一方の蒸留される物質側は、どんどん新鮮な水蒸気が供給されつづけるため、たとえ蒸気圧が少なくても気化し続ける。

>水蒸気蒸留の説明を読むと、沸点に着目した説明ばかりが目につきます。
 沸点ではなく、蒸気圧です。

>むしろ極性が支配的であってもよいはずです。
 通常は、非極性物質にしか使用しません。水蒸気蒸留の仕組みから水とは独立した行動をとるものでないと。

>「水蒸気蒸留とは、ガスフェーズの水を用いた気液抽出である」
 は違います。
 あくまで、搬送流体として水が使用される。おきていることは、小さな分圧を利用した蒸留システムです。
 

 水蒸気蒸留を行うとき、それが相互に溶解しないという前提がありますから、抽出ではない。
 ては何ゆえ蒸留されるのか?

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 冬でも洗濯物が乾く
わかりにくいので、具体的な値として100℃で0.1気圧の蒸気圧を持っているとします。沸点は300℃とか・・
 通常は100℃に加熱しても気相中が0.1気圧になれば平衡に達して気化は止まります。気相が定常状態なので対流もないので境界面付近は...続きを読む

Q水蒸気って冷えても水蒸気?

水を熱するとやがて沸騰して水蒸気となります。でも、空気中に出たらそこは明らかに100度以下です。100度以下になっても水蒸気は水蒸気のままなのでしょうか。それとも細かい水滴が空気中に漂っているという状態なのでしょうか。

もし100度以下の空気中に水蒸気があるとしたら何か変な気がします。0度以下になったら水は100パーセント氷になるのに何故水蒸気は100パーセント水にならないのだろうかと。

逆に100度以下の空気中に水蒸気がなかったとしても変な気がします。「ドライアイスによって空気中の水蒸気が冷やされて白いものが出る」という説明をある新聞で読んだからです。

分かる方ぜひ教えていただけると助かります。

Aベストアンサー

そうでしたか、前回失礼な表現があったかと思いますがご容赦下さい。
水滴はどんなに小さくなろうが水滴です。水蒸気は水の分子が単独で飛び出したものですから様態が違います。空気中に酸素や窒素の分子と一緒になって飛び回っています。

http://www.cc.kochi-u.ac.jp/~akamatsu/nacl/intro-v110.html

http://www2.biglobe.ne.jp/~norimari/science/JavaApp/Mole/Mole.html
このシミュレーションで分子が動きながらもくっつきあっている状態が液体。
くっついていないのが気体。
シミュレーションで分子が細かく動いているけれども位置関係が変わらない状態の時が固体です。接触は保ち続けているけれど分子が動いて位置があちこち入れ替わっている状態が液体です。じっくり観察してください。
気体は分子同士の間がスカスカですから圧縮膨張できますが固体や液体はすき間がないのでほとんどできません。ですから油圧ブレーキの管の中に気体が入ってしまうと油圧の力が伝わらなくなってしまう現象が起きます。

固体や液体から飛び出して行く水の分子が水蒸気=水の気体です。こういう開けた空間では液体や固体の水と共存しているわけです。
気温が0℃以下になっても空気中に水蒸気はあります。
http://www.s-yamaga.jp/nanimono/taikitoumi/kukichunosuijoki.htm

分子一ヶでも固体の場合がありうるかどうか?さあ、私ではわかりません。

小学校などで水は100℃で沸騰して気体になるとだけ習った理由はそのように整理して教えないとわけがわからなくなるからでしょう。
そのフォロー(湿度や飽和水蒸気圧の説明)はおそらく高校ぐらいでしているはずなのだろうと思います。

そうでしたか、前回失礼な表現があったかと思いますがご容赦下さい。
水滴はどんなに小さくなろうが水滴です。水蒸気は水の分子が単独で飛び出したものですから様態が違います。空気中に酸素や窒素の分子と一緒になって飛び回っています。

http://www.cc.kochi-u.ac.jp/~akamatsu/nacl/intro-v110.html

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Qなぜ爆発下限と爆発上限があるのですか?

爆発限界には低圧にしていくと
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突き当たる爆発上限がありますが
これはなぜなのでしょうか?
手元にある教科書「アトキンス下巻」を見ますと一応解説が
載ってあるのですが、さっぱり理解出来ません。
分子同士の衝突と壁と分子との衝突の作用を考えれば良いようなのですが
どうしても理解することができません。
おまけに爆発下限から更に圧力を小さくしていくと
また爆発限界があり、極低圧では爆発しないそうなのですがなぜそうなるのか分かりません。
どなたかこれを分かりやすく説明してくださいませんでしょうか?
どうかよろしくお願い致します。

Aベストアンサー

「アトキンス 物理化学 下」の該当箇所を見てみました。私も物理化学は苦手ですので,こんな感じじゃないかという事だけアドバイスさせていただきます。

 まず,「熱爆発」については『反応速度が温度上昇とともに急激に増加することによる』と書かれています。

 また,『発熱反応のエネルギーが逃げられない』⇒『反応系の温度が上昇』⇒『反応がいっそう速くなる』⇒『温度の上昇がいっそう速くなる』⇒『反応がいっそう速くなる』⇒ ・・・・ ⇒『破局的に速くなる』とあり,反応速度の面からの説明がされています。

 さらに,「連鎖分枝爆発」については,『反応に分枝段階があると(反応の連鎖の中で枝分かれが起こると),連鎖中心の数(反応の数)が指数関数的に増大するため,反応速度が怒濤のように(増大して)爆発に至る』とあります。

 で,「爆発限界」もこれらの反応速度といった面から考えれば良いように思います。例として上っている反応は水素と酸素の間の反応「2H2(g) + O2(g) → 2H2O(g)」で,この反応の機構として次の連鎖反応が上っています。

【開始反応】
  H2 + O2 → ・OH + ・OH

【成長反応】
  H2 + ・OH → ・H + H2O
  ・(O2)・ + ・H → ・O・ + ・OH(分枝)
  ・O・ + H2 → ・OH + ・H(分枝)
  ・H + O2 + M → HO2・ + M*(3体衝突)

【消滅反応】
  ・X + 壁 → X・消滅(・X は各種ラジカル分子種)

 ここで,爆発が起る上で重要なのは「分枝反応」が継続される事です。つまり,そのための熱(活性化エネルギー)が供給される事と,「消滅反応」よりも「分枝反応」が速く起る必要があります。

 この熱に関係するのが「温度」で,「圧力」は「反応速度」に関係してきます。もう少しいうと,「各化学種が出会う頻度」に関係します。当然,圧力が高い程頻度は高くなり,反応速度は速まります。では,圧力の低い方から順番に見ていきます。

【圧力<第一爆発限界】
 「成長反応」で生じる連鎖伝達体(・H, ・O・, ・OH, ・OH2 など)が壁と衝突して消滅 ⇒ 「分枝反応」が中断 ⇒ 爆発は起きない

【第一爆発限界<圧力<第二爆発限界】
 連鎖伝達体(・H, ・O・, ・OH, ・OH2 など)が壁に到達する前に反応相手(H2, ・(O2)・, H2)と衝突するようになり,「分枝反応」が繰り返される ⇒ 「分枝反応」の速度が増大 ⇒ 爆発!

【第二爆発限界<圧力<第三爆発限界】
 気体中の分子の濃度が高くなり,3つの化学種が同時に衝突する反応(3体衝突)が起こる ⇒ 「分枝反応」で生じる連鎖伝達体の ・H が「分枝反応」から外れる ⇒ ・O・, ・OH, ・OH2 なども生成しなくなる ⇒ 「分枝反応」が只の「連鎖反応」に ⇒ 爆発しない

【第三爆発限界<圧力】
 反応速度が非常に増大して「熱爆発」の可能性が高まる。また,HO・ が壁に衝突して消滅する速度よりも,H2 と衝突して HO・ + H2 → H2O2 + H・ の反応の速度が上回る ⇒ 「分枝反応」が「消滅反応」を上回る ⇒ 爆発!

 如何でしょうか。何かの参考になれば幸いです。

「アトキンス 物理化学 下」の該当箇所を見てみました。私も物理化学は苦手ですので,こんな感じじゃないかという事だけアドバイスさせていただきます。

 まず,「熱爆発」については『反応速度が温度上昇とともに急激に増加することによる』と書かれています。

 また,『発熱反応のエネルギーが逃げられない』⇒『反応系の温度が上昇』⇒『反応がいっそう速くなる』⇒『温度の上昇がいっそう速くなる』⇒『反応がいっそう速くなる』⇒ ・・・・ ⇒『破局的に速くなる』とあり,反応速度の面からの説明がされ...続きを読む


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