旅行好きのおしりトラブル対策グッズ3選

仮定の話ですみませんがずっと謎だったんで教えてください。

水(純水)ってどうやっても100度がMAXですよね。
では出口のないヤカンに水が入っているとして、こいつを超高火力でガンガンに熱するとすると中の水の温度はどうなるんですか?100度?それとも変わらずの温度?但し、ヤカン自体が変形や朽ちるとか無しです。ヤカンでなくともそういう特殊な容器に例えているものとしてください。

仮に100度ならもっと熱が上がらない物質例えば40度程度の物質なんかだったらそのなかで生き物は生きてられるのかな?なんてどうでもいいことを思ってます。

きっかけは車やバイクの水冷式なんですがあれって数百度に上がってるエンジン熱をずっと冷ましてるんでしょ。この熱って水の方はもう吸収しないのにどうやって逃がし続けてるの?って思ったんですけど。

A 回答 (4件)

> 水(純水)ってどうやっても100度がMAXですよね。



 それは、1気圧の場合という前提条件が付きます。

 100度以上になります。圧力が高くなると水でも100度以上になります。逆に高山のように気圧が低くなるともっと低い温度で沸騰します。

 さて、容器の一部に水を入れた時点で、空気部分の気圧は1気圧です。

 加熱し始めると、水が蒸発し始めます。内部の気圧は「元々の気圧+水蒸気圧」になりますので、圧力が高まります。

 高い圧力は水が沸騰するのを妨げようとしますので、100度になっても沸騰はしません。

 容器の強さしだいですが、(容器に穴が開いたりして)仮に沸騰を始めたとしたら、その時は100度を遙かに超えた温度になっているでしょう。

 実際、チムニーという海底の煙突みたいな噴出口から熱水が噴出している場合がありますが、噴出直後は100度を軽く超えていますね。でも、海水の圧力がすごいので、沸騰はしません。わき上がって上昇していく間に、海水の圧力も下がりますが、熱水の温度も下がりますので、結局沸騰しないでただの水になります。

 その途中で溶けていた成分が固まります。最近話題になっている海底の「レアアース鉱床」はそうやってできます。

 ちなみに、コンマ何十桁まで測れるような温度計があれば、ふつうのヤカンの中の沸騰水も100度を超えていることがわかると思います。

 というのは、ヤカンは出口が非常に狭くなっていますので、中の気圧(水蒸気圧)は1気圧をわずかですが超えているからです(だから蓋がもちあがる)。

 40度の水温で生き物が生きていられるか、どころの話ではありませんよ。

 100度の熱湯でも、マイナス200度を超えた絶対温度ゼロ近くでも、宇宙空間に放り出しても死なない虫はいます。質問者さんの住んでいる家の庭の、石垣あたりに住んでいるはずの「クマムシ」という虫の仲間です。

 もちろん100度の熱湯の中では活動はしませんが、死んでない、熱湯から取り出せばまた元通り活動し始めるという意味では「生きている」ことになります。


 バイク等の水冷エンジンは、・・・ バイクだと前輪の後ろ(エンジンの前)にラジエターという網みたいなの(たくさんの管)があるでしょ。

 エンジンで熱せられた熱水はその網(管)みたいな所を通る間に、その網状の管の周囲を通り抜ける空気によって冷やされます。

 冷えた温水がまたエンジンのところへ行ってエンジンを冷やすというという具合に循環していますので、水温は100度以下(記憶によると80度くらい?)に保たれます。

 でも、ラジエーターに穴が開いたりして水が足りなくなる(空気が入る)と循環できなくなりますので、エンジンのそばにあった水は沸騰してしまいます。いわゆるオーバーヒートという状態です。

 でも、小さな穴が開いたとしても密閉に近い状態なので、オーバーヒートした時は水蒸気圧で高圧になっており、水温はおそらく100度を超えているはずです。だから、あわててラジエーターの蓋をあけるととんでもないことになります。
 
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この回答へのお礼

ありがとうございます。わかりやすかったです。

お礼日時:2013/04/19 14:01

>では出口のないヤカンに水が入っているとして、こいつを超高火力でガンガンに熱するとすると中の水の


>温度はどうなるんですか?100度?それとも変わらずの温度?但し、ヤカン自体が変形や朽ちるとか
>無しです。ヤカンでなくともそういう特殊な容器に例えているものとしてください。
まず、水の沸点100度は前の方が回答されている通り「一気圧できれいな水」という条件が付きます。
そして(水に限らず)物質は、圧力が上がると沸点は上昇し、圧力が下がると沸点は降下します。
密閉された容器中で水を蒸発させると、蒸気が発生しますが、気体になった蒸気は逃げられません。
そうすると気層側の圧力は上がっていくことになります。
そのため、水の沸点は上がっていくことになります。
(もちろん、圧力が上がるということは圧力の大小はあれガスボンベと変わらないということなので、容器は圧力に耐えられないといけません。)

前の方があげられていますが、圧力鍋が上の原理を使っていますね。

>仮に100度ならもっと熱が上がらない物質例えば40度程度の物質なんかだったらそのなかで生き物は
>生きてられるのかな?なんてどうでもいいことを思ってます。
生物・化学や医療の分野ではオートクレーブという滅菌装置が存在しています。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AA%E3%83%BC% …
これ、原理は圧力鍋と一緒です。
圧力が上がった蒸気中というのは、通常よりも反応が早く進む(菌に対する攻撃力が上がる、と考えていただければよい)ため利用されます。
No3の方があげている最強生物と名高い「クマムシ」もこのオートクレーブには耐えられないそうです。
(乾燥下の高温には耐えられるのですが、水蒸気中の高温には耐えられないそうです。)

>きっかけは車やバイクの水冷式なんですがあれって数百度に上がってるエンジン熱をずっと冷ましてるんでしょ。
>この熱って水の方はもう吸収しないのにどうやって逃がし続けてるの?って思ったんですけど。
これはNo3の方が回答されている通り。
熱を吸収して蒸気になったものは、エンジンとは別のところに運ばれて冷やして水に戻して再利用しているためです。
(そういう部品のことをラジエーター(放熱器)、発電施設では復水器なんていったりしますね。)

以上、参考まで。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。

お礼日時:2013/04/19 14:00

水が沸騰する温度を沸点といいますが、


1気圧では沸点は100度だけど、もっと
気圧が低ければ、たとえば富士山山頂では
気圧が低いので水は80度で沸騰して
それ以上温度が上がりません。
逆に気圧が高ければ、沸点は100度以上になります。
だから、密閉されたヤカンなら湯は100度以上になります。

車にはラジエーターという装置があって
エンジンで熱せられた水を空気に当てて冷ましてから
エンジンの周囲に戻すということをするので、水の温度が
上昇し続けるということはありません。
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「1気圧なら 100度で沸騰する」というだけなので, もっと気圧を上げればもっと高い温度にすることができる. 例えば圧力釜だと 2気圧で 120度くらいまでいったりする.



とはいえ「臨界点」という限界はあって, 218気圧 374度を越えると「超臨界」という「液体とも気体ともいえない状態」になります.
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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水の温度が100℃にならない理由を教えてください

今、ある実験をしているのですが、次のような現象の説明がつかず困っています。
試験条件は、500mlの水を板金の箱に入れ、その中に700Wのカートリッジヒーターを入れて沸騰させようとしています。
室温20℃の大気開放の場合は5分ほどで水の温度が100℃になり沸騰し始めます。
しかし、同条件で横から60℃の温風を水面に当てると水温は96℃付近で一定となり、完全に沸騰しません。温風を止めれば再び100℃になり沸騰します。
これはなぜなのでしょうか?
回答をよろしくお願いします。

Aベストアンサー

この質問は
(1)沸騰した温度が100℃以下だった。
(2)100℃になっても沸騰しなかった。
のどちらでもありません。
(3)温度が96℃までしか上がらなかった。(沸騰はしていない)
という質問です。
横から風を当てたときに温度が上がらなくなるのですから冷却効果が働いたことになります。その理由は風により気化が促進されて気化熱で奪われる熱量が多くなると言うことでしょう。#6のご回答でいいと思います。
鍋でお湯を沸かすとき、ふたをした場合としてない場合とで沸騰までの時間が異なります。ふたをしていると溜まった蒸気で圧力が高くなりますので沸点が高くなり余分な加熱が必要ですがそれでも速いのです。ふたのない場合は蒸気がどんどん逃げるので気化熱による熱の損失の方が大きく効いてきます。
質問の場合でもある温度(例えば80℃とか90℃)に達するまでの時間を計ってみられるといいと思います。風のある場合の方が時間がかかると思います。
(1)(2)の場合だと液面にかかる圧力の変化が問題になるでしょう。

Q水が沸騰する瞬間

ヤカンで水を沸かしている時、沸騰するほんの直前に、グツグツと湧く音が一瞬止みますがどうしてでしょう。
ヤカンは沸騰するとピーとなる仕組みのものですが、熱くなるにしたがって水が沸く音もだんだん大きくなってきますよね。それが沸騰するほんの直前、音が止んでからピーっと鳴り出すんです。
ヤカンを火にかけたまま他の事をしている時など、その一瞬を合図に火を消しに行ったりするので聞き間違いではないと思います。
これは科学ではどのように説明されるものでしょうか。教えて下さい。

Aベストアンサー

水の沸騰は結構複雑です。

<第一段階>
まずコンロで加熱しているのはやかんですから、やかんの温度が上昇し、それがやかんの壁面に接している水に熱が伝わります。

それにより次に水の温度が上昇し始めます。

壁面で温められた水は対流により上昇し、また壁面には冷たい水がきて暖められるということが繰返されます。

壁面は初めはこの水に熱を奪われるのであまり温度は上がりません。

やがて水の温度が上がってくると、やかんの壁面の温度も上昇していきます。

<第二段階>
ある程度たつと壁面の温度はかなり高くなり、それに接して熱を貰う水の温度も高くなり、初めに水に解けている空気が、そして壁面温度が100℃を超えて水も100℃以上に加熱されるようになると水自身が水蒸気になり始めます。しかし全体の水がまだ100℃よりも低い場合には、その水蒸気は周りの水で冷やされ、また大気圧につぶされます。ちなみに溶けている空気が気泡として発生すると、その気泡の面では水が蒸発しやすい、つまり水蒸気になりやすいです。そのため水蒸気になるときにまた気化熱といい熱を周囲から貰うためなかなか温度上昇はしません。
この状況でシューという音が聞こえているわけです。なぜならば発生した気泡が再度はじけたりしてなくなるのでその衝撃が壁面に伝わるためです。

更に言うとこの状態では壁面から水への熱伝達が多少悪くなります。壁面に気泡が出来るということは接する水分子が少なくなることを意味します。つまり熱伝達が悪いので上記の状態は割と長く続くわけです。

<第三段階>
さて、水温が100℃付近まで来ると、発生した水蒸気は壁面近傍で冷やされつぶされて消滅せずに水中に上昇するようになります。そうすると、

・壁面付近で気泡がつぶれないので壁面にはあまり伝わらず音は小さくなる
・壁面と水の間の気泡の発生が少なくなるので、熱伝達が急激に良くなり加熱が加速する

という2つの現象が起きて、水温度全体が更にぐっと上がることになりついには沸騰(壁面でどんどん水蒸気になり空中に出て行く)という現象に至るわけです。

ちなみに突沸が発生するのは、壁面と水の親和性がよく、また気泡の発生(含まれる気体がほとんどないなど)が少ないなど第二段階での熱伝導率があまり悪くならないというケースで、水温上昇を緩和するものがないためにおきるためです。
これを改善させるために沸騰石などで気泡を意図的に仕込むわけです。沸騰石で発生した気泡では先に説明したように水が水蒸気に変りやすいので水の急激な温度上昇を緩和するわけです。

水の沸騰は結構複雑です。

<第一段階>
まずコンロで加熱しているのはやかんですから、やかんの温度が上昇し、それがやかんの壁面に接している水に熱が伝わります。

それにより次に水の温度が上昇し始めます。

壁面で温められた水は対流により上昇し、また壁面には冷たい水がきて暖められるということが繰返されます。

壁面は初めはこの水に熱を奪われるのであまり温度は上がりません。

やがて水の温度が上がってくると、やかんの壁面の温度も上昇していきます。

<第二段階>
ある程度たつ...続きを読む

Q水の沸点について

水の沸点は100度と聞きましたが、
鍋にいれた水が泡立ってきたら沸騰と考えていいのでしょうか?
その時点で100度なのでしょうか?

そもそも沸騰で100度になると、100度以上は温度があがらないのでしょうか?


また、圧力鍋は100度以上可能と聞きましたが、
具体的には何度までいくのでしょうか?

Aベストアンサー

No.1です。

1013hPaというのは標準大気圧です。
ということは、多少の増減はありますよね。

富士山頂では80℃くらいで沸騰します。
なぜなら大気圧が低いから!

それと水は温度の上昇に比例して膨張します。
ただし、100℃までです。

100℃を超えると水の一部分が水蒸気に変わります。
水から水蒸気になると、体積は1600倍になります。

これが密閉された容器内であると、内部気圧は上昇します。

ここには、色々な要因が絡みますので、完全に比例して気圧が上がるわけではありません。

中途半端な回答になっちゃいましたね。
すいません。

Qお湯を沸かしている鍋底は100度を超えない?

水を入れた鍋を火にかけて水が沸騰しても、その鍋底は100度を超えないのでしょうか?
紙の鍋が燃えないので、そうも思えるけど、金属製の鍋だと100度より高くなりそうな気がします。
調理用の温度計で鍋底を測ると100度でした。でも、温度計がお湯に触れている部分が大きいから、そうなっている気がします。
どなたか、測り方、理屈を教えてください。

Aベストアンサー

ふつうの温度計だと鍋底に触れている接触面積が僅かで(点接触になる)、沸騰水に触れている面積が大半になる(面接触になる)ので、鍋底の温度は正しく測れません。
鍋の外側から鍋底(コンロの火が当たっていない場所)の温度を測るようにします。ですが温度計を鍋底(外側)に点接触させては、やはり正しく測れません。温度計の測温部分を銀紙で巻き、銀紙をしっかりと鍋底(外側)に面接触させて、銀紙の温度が鍋底の温度と同じになるように工夫してください。

Q4℃の水が重いのはなぜ?

理科の授業で先生が、4℃の水が水の中で一番重いと言っていました。これってなぜなんですか?
先生はH2Oの構造(分子式?)と関係あると言ってたのですが・・・。
詳しく教えてください。

Aベストアンサー

No1の解答と同じく体積に関係しています。

4℃というのは水がちょうど凍る前の温度です。
水の構造はH2OでもHとOの大きさの比は1:30
つまり大きな酸素に小さな水素がちょんとついている感じ
これを規則正しく並べたら氷、できるだけばらばらに詰め詰めにしたのが4℃の水
それ以上の温度では水が元気に動き回って場所を取り、
100℃で完全に離れる
それ以下では一部が氷になろうと規則正しく並び始め0℃で完全に規則的に並ぶからです。
以下のリンクにもっと詳しく解答されています。

参考URL:http://www.pref.kanagawa.jp/osirase/kagaku/inpaku/kanagawa/qa/a00014.html

Q水蒸気は水の何倍ぐらいの体積になりますか

どのくらいの倍数になるか知りたいのです

Aベストアンサー

温度や圧力によって違います。
1気圧100℃の状態であれば、(22400x373)/(273x18)=1700倍になります。
ただし、温度が1℃変化するごとに、上記の373分の1ずつ変化します。また、圧力には反比例します。

Q水の沸騰温度を教えてください

水は、1気圧での沸騰温度は100℃です。圧力が下がると、沸騰温度は下がります。例えば、富士山の標高では88℃くらいです。逆に、気圧が高まると、沸騰温度は上がります。例えば、圧力鍋では110℃くらいです。

●そこで質問 70気圧くらいであれば、水の沸騰温度は何℃くらいですか?

値でも構いませんし、グラフのURLでも構いません。多少の誤差や定義は正確性は不要で、小学校レベルでお願いします。

Aベストアンサー

こういうのはやはり「理科年表(丸善)」でしょうね。
大抵の図書館においてあります。
一冊持っていると便利です。

「水の蒸気圧」の項を引いて下さい。
「水の飽和蒸気圧が外部圧力を超えると沸騰が起こる」のですから沸点と外部圧力の関係は分かります。
温度が270Kから646Kまでの範囲が2K刻みで表になっています。
・0℃=273Kで換算して下さい。
・647.3K以上では気体と液体の区別がなくなってしまいます。したがって液体から気体への移り変わりに伴って起こる現象である「沸騰」は存在しなくなります。(この時の蒸気圧は220気圧です。)

表を見ると559Kで蒸気圧がほぼ70気圧になります。

Q電気ポットのお湯はどうして沸騰しない?

電気ポットでお湯を沸かすと、たいていお湯の温度が表示されていますよね。
そこに98度と表示されています。このときポットのふたを開けると確かにお湯は
ありますが、グラグラ沸騰しているというわけではありませんよね。

同じ温度のお湯を薬缶に水を入れてそのまま温度を上げていくと沸騰し始めますよね。
それで98度に達すると、グラグラと音を立てて沸騰しているのがわかります。

この二つの違いはどうして生まれるのでしょうか。

Aベストアンサー

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本当の疑問は、どちらも98度なのに・・・・ということですね。
普通水は1気圧では100度で沸騰するとされています、気圧が低いと98度でも沸騰します。
では1気圧のもとで水を100度にして(周囲に熱が逃げないとして)、熱の供給を止めると100度のままで沸騰しません。
もし熱を加え続けると沸騰して水が減ります(温度は100度のまま)、加えた熱は何処へ行った?。
水に限らす液体が気化する時は気化熱が必要(アルコールを皮膚に付けると冷りとしますね、気化熱として体温が奪われるからです)。
温度が100度のままなのは、水が水蒸気になる気化熱として使われるからです。
もうわかりましたね、電気ポットは98度になったらすぐ電気を止めて、気化熱を供給していないためです。


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