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水は 大気圧1013hPaで 100℃(99.974℃) で沸点となり
気圧が下がれば沸点が下がることは ネットなどで調べることで 認識できているのですが。。。
700hPaで 90℃  740hPaで 80℃ という感じで

大気圧1013hPaで 沸点400℃の 物質があるのですが
水と同様に 気圧が下がれば 沸点がさがるのは 推測はできるのですが
水と同等の比率で 気圧と沸点の関係を 考えて良いものかが
わかりません。
  例えば 上記の物質が
  気圧713hPa(大気圧から-300hPa)ならば 沸点281.5℃になると考えて良い??

ご教示頂けましたら幸いです。
よろしくお願い申し上げます。 

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A 回答 (5件)

飽和蒸気圧と温度の間に何か一定の関係があるのではないかという推測は間違っていません。

でもそれがどういうものであるかを簡単に判断しすぎています。水の飽和蒸気圧の値をもっと広い温度範囲で調べていれば違った判断が出てきていたと思います。
※「700hPaで 90℃  740hPaで 80℃ という感じで」というのはちょっと数字がおかしいですね。

蒸気圧表をネットで探すことができる環境にはあると思いますので次の値になる温度を大雑把でいいですから探してみてください。

760mmHg・・・・100℃=373K
380    ・・・・(a)
190
95
48
24
12


熱力学の教科書にはクラウジウス・クラペイロンの式というのが出てきます。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AF%E3%83%A9% …

このページの最後にでてくる式です。
log(P2/P1)=-kL(1/T1-1/T2)  (式1)
Lはモル蒸発熱です。蒸発熱は温度によって値が変化しますが一定だと近似しています。
温度Tの単位は絶対温度です。圧力を気圧atmで表すとします。
P1=1atmのときT1は標準沸点Toになります。水であれば373Kです。
温度Tでの(飽和)蒸気圧Pは
logP=(kL/To)(1-To/T)  (式2)
標準沸点の値、その温度でのモル蒸発熱の値を調べることができれば水以外の物質についても蒸気圧の温度変化を求めることができます。比例定数kは水の場合の数値を入れれば得られます。

もしL/Toの値があまり変わらないような物質であればTo/Tが同じであれば蒸気圧は同じになります。
水とエタノール(To=352K)はL/Toがほとんど等しいです。したがってP=0.5気圧になる温度は水の場合のT/Toとエタノールの場合のT/Toが等しいと置けば出てきます。
安息香酸(To=522K)の場合も水の場合に近いです。
酢酸(To=391K)の場合はL/Toの値が水の場合の半分近くまで小さくなります。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。

お礼日時:2013/08/07 19:01

気圧は兎も角、温度は絶対温度(摂氏温度+273)で考えると、およその目安はつきますが。


気体(気相)と液体(液相)、固体(固相)の間の相関は、その物質固有の性質です。
 ⇒二酸化炭素 状態図 - Google 検索( https://www.google.com/images?hl=ja&q=%93%F1%8E_ … )
 ⇒水 状態図( https://www.google.com/images?hl=ja&q=%90%85%20% … )
というふうに・・
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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:2013/08/07 19:01

「相図(そうず)」をキーワードに検索してみて下さい。


例えばhttp://rikanet2.jst.go.jp/contents/cp0200a/conte …

この図で言うなら、T-C間が大気圧と沸点の関係を示しているようなものですが、そもそも比例関係じゃ有りません。
又、物質によって同じ形のものが相似形で存在するのではなく、相図の形そのものが異なります。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。

お礼日時:2013/08/07 19:01

沸点とは、その液体の蒸気圧が、周囲の大気圧と等しくなるときの温度のことです。


液体は、温度が高くなるほど蒸気圧が高くなっていき、それが大気圧と等しくなると沸騰を始めます。
水の場合、蒸気圧が1013hPaに達する温度が100℃なわけです。
周囲の大気圧が低いときは、100℃に達する前に周囲の大気圧と等しくなるので、
100℃より低い温度で沸騰することになります。

液体の温度と蒸気圧の関係は、物質ごとに異なり、直線関係でもありません。
一般的に、温度の低い領域ではおよそ比例関係にありますが、温度が高くなってくると、
蒸気圧の上昇は鈍くなる傾向にあります。

従って、問題の沸点400℃の物質は、蒸気圧が1013hPaに達する温度が400℃であることが分かっているだけであり、
蒸気圧が713hPaに達する温度は、比例計算で求めることはできず、実測してみないと分かりません。
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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:2013/08/07 19:02

大気圧の変化によって沸点が変化する「原理」を理解されていないんですよね?



答えは「考えちゃダメ」です。
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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:2013/08/07 19:02

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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。

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...続きを読む

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