超臨界水は(温度374℃、圧力22.1MPa)以上の、特殊な性質をもった水で、環境技術などでよく研究されてるみたいなのですが、

その水はその領域でないと、その特殊な性質は、見られないのでしょうか?
いったんその状態になった水を、大気圧下で常温に戻ると
やっぱり、ただの水に戻ってしまうのでしょうか?

教えて下さい。

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A 回答 (3件)

>その水はその領域でないと、その特殊な性質は、見られないのでしょうか?



はい。溶媒として最も重要な要因の一つである誘電率を例に考えます。
通常の「水」は誘電率が非常に高くイオン性化合物などの極性の高いものを
よく溶かします。しかし、臨界点付近ではこの誘電率が温度、もしくは
圧力の変化により急激にかつ、連続的に変化します。もっとも誘電率が
低くなった状態では、典型的な有機溶媒よりも低い値しか示しません。
この状態の「超臨界水」には普通の水には溶けない非極性化合物なども
よく溶けます。しかもこの誘電率の変化は連続的ですので、温度、圧力を
調整することにより任意の誘電率が達成できます。

>いったんその状態になった水を、大気圧下で常温に戻ると
>やっぱり、ただの水に戻ってしまうのでしょうか?

水蒸気や氷が室温で水に戻るように完全に戻ります。
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この回答へのお礼

ありがとうございました。
非常に助かりました。

お礼日時:2001/06/27 17:03

超臨界水に溶解、反応した非極性化合物は通常状態に戻すと


溶解できなくなり分離するため、簡単に分離できます。
これが環境にやさしく見えるため環境技術として研究されている理由
と思います。

ただ超臨界状態を作り出すエネルギーを考えると決して
環境にやさしいとは思いません。
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>>いったんその状態になった水を、大気圧下で常温に戻るとやっぱり、ただの水に戻ってしまうのでしょうか?


そのとおりです。
氷をあたためたり水蒸気を冷やしたりすると液体の水になります。
それと同じです。
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    • 0
この回答へのお礼

ありがとうございます。
多分そうではないかと、予想はできましたが、
自信がありませんでした。
非常に助かりました。

お礼日時:2001/06/27 17:10

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圧力の単位で8バールの基準と言われた場合、震度若しくはマグニチュードに変換できますか?
変換とまでいかなくても、対応する値はわかりますか?

Aベストアンサー

何か定数を与えてやれば、大雑把な計算が出来ないこともないです。

例えば、常識的に
「10キロの力」
と言えば、物理を少々知っている人なら誰もが、
「10キログラムに重力加速度(だいたい10メートル毎秒毎秒)をかけたもの」
と連想できます。
お肉100g(=0.1kg)を手に持ったときの重さが1ニュートンです。


さて、
現代の地震学では、地震の強さを表す量として、震度やマグニチュードのほかに「加速度」が重要視されています。
震度と加速度との関係は気象庁によると、
http://www.kishou.go.jp/know/shindo/keisoku.html
のようになっていて、少々複雑です。
しかし、大雑把な計算であれば、
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%9C%87%E5%BA%A6
にある「震度と揺れの関係表」によって、震度から加速度を求めることは可能です。
つまり、
「震度の数字から加速度の数字へ変換」
という第1ステップは出来ました。


さて、次に「バール」ですが、
これは圧力ですから、つまり、「単位面積当たりにかかる力」です。
圧力を、加速度と比較しますと、分母に面積が加えられ、分子に質量があります。
つまり、力を受ける物体の質量と面積を与えてやれば、換算が出来ることになります。


例えば、こういうことになります。

・1辺20メートルの立方体の形をした重さ90トンの建物があり、

・その建物は、地面に固定されておらず、かつ、スケートリンクのようにつるつる滑るがごとく、摩擦がゼロで、

・その側面から、9バールの風圧の風が吹いている。
(「風圧」の定義の通例は私は知らないのですが、大気圧は大体1バールなので、風の逆側の側面が1バールで押されているので、風圧が9バールでないと、差し引き8バールの圧力にならないとして私は考えました。)


風圧による加速度は、
8バール×20メートル×20メートル
=大体8000ヘクトパスカル×400平方メートル
=8E5パスカル×4E2平方メートル
=3.2E8ニュートン

建物に加わる加速度は、
3.2E8ニュートン÷90トン
=3.2E8ニュートン÷9E4キログラム
=3.5E3メートル毎秒毎秒

先程のリンクの表と対照すれば、震度6~7の加速度の1000倍程度であることが分かりました。

つまり、上記の建物が
・地面に固定されていて、震度6~7の1000倍の加速度を受けることと、
・地面に全く固定されておらず、9バールの風圧を受けることとは、
大体同じであることになります。


最後に、スケーリング則について考えましょう。

建物の密度が一定と仮定すれば、相似な形をした建物えあれば、
・質量は体積すなわち、1辺の長さの3乗に比例します。
・また、風圧を受ける面積は、1辺の長さの2乗に比例します。
加速度は質量に反比例し、1つの側面の面積に比例しますから、つまり、1辺の長さのマイナス1乗に比例して加速度が小さくなっていきます。

つまり、相似な形の建物同士を比較すれば、大きい建物ほど風圧による加速度の影響が少ないということになります。


質問者さんが、何の用途、どんな目的で、バールを地震の指標と相互変換したいのかが不明ですけどね・・・・・

何か定数を与えてやれば、大雑把な計算が出来ないこともないです。

例えば、常識的に
「10キロの力」
と言えば、物理を少々知っている人なら誰もが、
「10キログラムに重力加速度(だいたい10メートル毎秒毎秒)をかけたもの」
と連想できます。
お肉100g(=0.1kg)を手に持ったときの重さが1ニュートンです。


さて、
現代の地震学では、地震の強さを表す量として、震度やマグニチュードのほかに「加速度」が重要視されています。
震度と加速度との関係は気象庁によると、
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底部の圧力(ゲージ圧)は、その上にのってる液体の重さそのものです
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当然ですが密閉容器で与圧があったり、水以外の液体であれば
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Q水についての構造上とその性質について

先日、理科の授業で、H2Oについて学んだのですが、宿題としてこの質問がでました。ぼくは、 
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 『君ならまだ書けるだろう。』
  と、言われてしまいました。間違っているところや、付け足せるところ、などがあったらお返事下さい。よろしくお願いします。
        
             
              namachiro  

Aベストアンサー

中学レベルでこれだけ答えられれば立派でしょう。
では注意点。
1.
>一分子のあたいは、
  1.0×2+16.0=18.0 6.0×10(23)=18.0 だから3.0×10(-23)である。
「一分子のあたいは」とおっしゃいますが、「単位」が無いです。
2.
>HからOまでの長さは、0.957Aである。、H=1,0の分子量が、O=の分子量は16,0であるから…。
有効数字(桁数)が違っています。

3,
>(H-O-Hの角度)の部分から、(さめにくい) 
直線分子は冷めやすいのでしょうか?理由が分りません。

4.
分子内に対称面を二つもっている。
5.
酸素の大きさと、酸素-水素結合の長さを考えると、見かけはほとんど球である。
(これはメタンなどの方が極端ですが)
6.
#2のお答えにある「安定な物質である」
は、酸素と水素の反応熱が非常に大きい。ことに由来しています。生成熱については抜けていますね。

その他のお答えにある点(「特に極性の物質に対し」良い溶媒である)は「電気陰性度」「分極」「解離」を前提にしないと、全く導き出せません。
何しろこれらの前提を入れないと、「突起の二つある球」以外の情報は導き出せませんから。

中学レベルでこれだけ答えられれば立派でしょう。
では注意点。
1.
>一分子のあたいは、
  1.0×2+16.0=18.0 6.0×10(23)=18.0 だから3.0×10(-23)である。
「一分子のあたいは」とおっしゃいますが、「単位」が無いです。
2.
>HからOまでの長さは、0.957Aである。、H=1,0の分子量が、O=の分子量は16,0であるから…。
有効数字(桁数)が違っています。

3,
>(H-O-Hの角度)の部分から、(さめにくい) 
直線分子は冷めやすいのでしょうか?理由が分りません。

4.
分子内に対称面を...続きを読む

Qミリメートル水銀柱 圧力 なぜ変換できる 量とは

大学受験範囲です

化学でミリメートル水銀柱とトリチェリの実験の所を勉強しているのですが
その過程で量というものが一体なんなのかわからなくなってきました

(1)まず圧力ですがこれは 圧力=力/面積 もしくは 圧力=力の大きさ/面積
で定義される量ですよね
(気体の窒素に関して言えば 
気体の窒素の圧力=気体の窒素が他の物体に及ぼす力/作用している面積 
という定義になりますよね)
そしてそれを実際に計測しようとすれば、密封容器なりにいれて計測できますよね

一方、ミリメートル水銀柱とはどうやって定義される量なのでしょうか?

実際の計測となればトリチェリの実験を行えばよいということはわかりますが…



(2)なぜ圧力とミリメートル水銀柱が相互に変換可能なのでしょうか?
A.760mmHgの気体があるとします 
その時には、この気体は1.013×10^5Paです
そして760mmHg=1.013×10^5Paです


B.1lの物体があるとします
その時には、この物体は10^-3m^3です
そして1l=10^-3m^3です

C.1molの物体があるとします
その時には、この物体の構成粒子の個数は6.02×10^23個です
しかし1mol=6.02×10^23個ではありません

どんなときに単位は相互変換が可能になるのでしょうか?

大学受験範囲です

化学でミリメートル水銀柱とトリチェリの実験の所を勉強しているのですが
その過程で量というものが一体なんなのかわからなくなってきました

(1)まず圧力ですがこれは 圧力=力/面積 もしくは 圧力=力の大きさ/面積
で定義される量ですよね
(気体の窒素に関して言えば 
気体の窒素の圧力=気体の窒素が他の物体に及ぼす力/作用している面積 
という定義になりますよね)
そしてそれを実際に計測しようとすれば、密封容器なりにいれて計測できますよね

一方、ミリメートル水銀柱とはど...続きを読む

Aベストアンサー

1mmHg というのは、適当な形状の柱(たとえば直方体や円柱)に高さ1mmの水銀が注ぎ込まれたときの底面が受ける圧力のことです。

底面の面積をS[m^2]、水銀の密度をρ[kg/m^3]とすると、1mmの高さの水銀の質量Mは
M=S×1×10^(-3)×ρ=ρS×10^(-3) [kg]
となります。

この質量が生み出す重量Wは重力加速度をg[m/s^2]とすると
W=Mg=ρSg×10^(-3) [N]
となります。

底面にかかる圧力Pは
P=W/S=ρg×10^(-3) [Pa]
となります。Sが打ち消されてしまうところがみそです。
つまり、円柱であろうが直方体であろうがその底面積にかかわらず1mmの高さの水銀に満たされたときの底面にかかる圧力は同じなのです。当然にこの圧力は水銀の高さに比例しますので、水銀の高さを圧力の指標として用いてもなんら問題がないことがわかります。

なお、同様なことは水銀の代わりに水を用いてもいえます。ただし、大気圧の大きさは水柱の高さに換算すると約10mとかなり大きな値となるため普通は使いません。
(ただし、ファンの風圧のようにかなり小さい圧力を示すときはmmH2Oを指標に使うこともあります。)

1mmHg というのは、適当な形状の柱(たとえば直方体や円柱)に高さ1mmの水銀が注ぎ込まれたときの底面が受ける圧力のことです。

底面の面積をS[m^2]、水銀の密度をρ[kg/m^3]とすると、1mmの高さの水銀の質量Mは
M=S×1×10^(-3)×ρ=ρS×10^(-3) [kg]
となります。

この質量が生み出す重量Wは重力加速度をg[m/s^2]とすると
W=Mg=ρSg×10^(-3) [N]
となります。

底面にかかる圧力Pは
P=W/S=ρg×10^(-3) [Pa]
となります。Sが打ち消されてしまうところがみそです。
つまり、円柱であろうが直方体であろうがその底面積にか...続きを読む

Q5000リットル、20℃の水を5℃に液体窒素で冷やしたい。

5000リットル、20℃の水を5℃に液体窒素を入れて冷やしたいと考えていますが、可能でしょうか?可能なら何リットルの液体窒素を入れればよいのでしょうか?

Aベストアンサー

 どのような方法で水を冷却するのかが分からないので何ともいえませんが、もし液体窒素が5℃になるまでに受け取るエネルギのすべてが水の冷却によって得られるものだとする理想的な条件で考えれば次のようになるかと思います。

 (水の体積[g])×(水の比熱[cal/g℃])×(水の温度変化[℃])/[(窒素の気化熱[cal/g])+(窒素の比熱[cal/g℃])×(窒素の温度変化[℃])/(液体窒素の比重[g/kl])
 =5000×1000×1×(20-5)/[47+4.1868×1.040×{5-(-196)}]/(0.808×1000)
 =101 [kl]

 どえらい量になりますね。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%AA%92%E7%B4%A0
http://subsite.icu.ac.jp/people/yoshino/Physicaldata_water.pdf

Q圧力表示に変換したい

はじめまして。
秤にむけて水の噴射を吹きかけたところ0.75kgの表示をしました。この値を圧力(Mpa)に変換したいのですが・・・。

そのほかに必要な条件があれば教えて頂けると助かります。

まったくの素人で大変申し訳ございませんが宜しくお願いします。

Aベストアンサー

はかりの面積といっているのは、噴射を受けた面積ですね。
圧力は、
圧力=力/面積
です。
kgは、正確には力の単位ではなく、質量の単位です。したがって、このままでは圧力は求められないのですが、ふつう質量の単位と力の単位を混同して使っています。少し正確に言うと、0.75kgではなくて、0.75kgfまたは0.75kgwです。これが力の単位ですが、この単位は重力単位といいます。質問のPaという単位は絶対単位ですから、力の単位にも絶対単位を使わなければ計算できません。重力単位→絶対単位の換算が必要です。この換算には重力換算係数gc=9.81N/kgfを掛けます。したがって、0.75kgfの力は
0.75kgf×9.81N/kgf=7.36N
です。Nはニュートンという力の絶対単位です。
面積が、22cm×22cmということは、
0.22m×0.22m=0.0484m^2
だから、
圧力は、
7.36N/0.0484m^2=152N/m^2=152Pa
です。
MPaは1000000Paのことだから、MPaであらわすと、
0.000152MPa
ということになります。

「まったくの素人」ということなので、理解するのが困難かもしれませんが、追加の質問には答えません。

はかりの面積といっているのは、噴射を受けた面積ですね。
圧力は、
圧力=力/面積
です。
kgは、正確には力の単位ではなく、質量の単位です。したがって、このままでは圧力は求められないのですが、ふつう質量の単位と力の単位を混同して使っています。少し正確に言うと、0.75kgではなくて、0.75kgfまたは0.75kgwです。これが力の単位ですが、この単位は重力単位といいます。質問のPaという単位は絶対単位ですから、力の単位にも絶対単位を使わなければ計算できません。重力単位→絶対単位の換算が必要です。こ...続きを読む

Q臨界と超臨界の違い

こんにちは。教えていただきたいことがあります。タイトルの通り、臨界と超臨界の違いを教えていただきたいのです。
私の認識では、臨界は水の場合、高圧(22.1MPa)・高温(374℃)の点(1次元)で、超臨界はこの点を超えた平面(2次元)ということです。間違っているでしょうか?
教えて下さい。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

よろしいと思いますが、臨界は1次元ではないと思います。たしか点は0次元
だったと思いますが、これについてはちょっと自信ありません。
臨界(臨界点)とは、気体、液体の境界がなくなる(表面が消滅する)点の
ことで、「点」ということから、自由度は0(つまり0次元)です。
超臨界とは、臨界点を超えた場合の物質のことですから、気液共存状態で
あります。これは、自由度は2(つまり2次元)でしょう。

Q遠心力(単位がxg)を圧力(Pa)に変換したい

遠心力を表すのによく使われている単位(xg)をわかりやすい圧力の単位(Pa)に換算できません。
おねがいします。教えてください。
ばかな質問で申し訳ありません。

Aベストアンサー

物理学でいう遠心力は「力」で単位は[N]です。f=ma の式の f に相当しますが、mは物によって変わるので、装置の性能を示すのであれば、mを除いて加速度aでもって遠心力の大きさを表わすほうが便利なので、装置の遠心力は便宜上加速度で表すようです。
物理学でいう加速度の単位はNO1様が書かれている通り[m/ss]ですが、遠心力を加速度で表すときには[xg]という単位がよく使われています。[xg]は重力の加速度(9.8[m/ss])の何倍という意味を表しています。例えば、100[xg]といえば980[m/ss]のことです。宇宙ロケットが飛び出す時の加速度何[G]というのと同じだと思います。
質問者は、圧力[Pa]に変換したいと書かれていますが、加速度をそのまま圧力に変換することは当然のことながら出来ません。具体的な条件(物質の形状とか比重とか)が与えられて初めてその条件下における力や圧力が計算できます。

Q臨界温度と臨界圧力の定義について

臨界温度と臨界圧力の定義について

『化学の基礎』(竹内敬人著、岩波書店)を読んでいます。
そこに臨界温度と臨界圧力についての説明がありました。

│ 臨界温度:
│ ある温度以上ではどんなに圧力をかけても気体の液化が
│ 起こらないことがわかった。この温度のこと。

│ 臨界圧力:
│ 臨界温度で気体を液化させるのに必要な圧力のこと。

のように書いてあったので、「臨界圧力は常に正の無限大なのだな、そんな無意味な概念をなぜわざわざ定義するのだろう」と思ったら、気体の種類ごとの臨界温度と臨界圧力(有限値!)の表が掲載されていて、混乱してしまいました。

そのあと実際に使われている内容から、臨界圧力について以下のように解釈したのですが、こういう理解でいいでしょうか?

「ある気体について、『どんなに小さい正数qに対しても、臨界温度より低い温度tが存在して、温度tで気体を液化させるのに必要な圧力がP-qより大きくなる』というような数Pが存在すれば、そのPのことをその気体の臨界圧力と呼ぶ。」

あるいは、

臨界温度=inf{t(>0K);温度t、圧力p(>0atm)でその気体は液化しない}
臨界圧力=sup{p(>0atm);「0K<t<臨界温度」なる温度t、圧力pでその気体は液化しない}

とみていいでしょうか?

基本的なところですみませんが、ご教示よろしくお願いします。

臨界温度と臨界圧力の定義について

『化学の基礎』(竹内敬人著、岩波書店)を読んでいます。
そこに臨界温度と臨界圧力についての説明がありました。

│ 臨界温度:
│ ある温度以上ではどんなに圧力をかけても気体の液化が
│ 起こらないことがわかった。この温度のこと。

│ 臨界圧力:
│ 臨界温度で気体を液化させるのに必要な圧力のこと。

のように書いてあったので、「臨界圧力は常に正の無限大なのだな、そんな無意味な概念をなぜわざわざ定義するのだろう」と思ったら、気体の種類ごとの臨界温度と臨界圧...続きを読む

Aベストアンサー

> ご指摘の参考URLに書いてあることは、本に書いてあるのと同じような表現なので理解できませんでした。

ベストアンサーに選ばれた回答に書いてあるのは、

│ 臨界温度:
│ ある温度“より上”ではどんなに圧力をかけても気体の液化が
│ 起こらないことがわかった。この温度のこと。

質問者さんの質問文(と知恵袋の質問文)に書いてあるのは、

│ 臨界温度:
│ ある温度“以上”ではどんなに圧力をかけても気体の液化が
│ 起こらないことがわかった。この温度のこと。

確かに同じような表現ですけど、ベストアンサーに選ばれた回答の解釈に従えば、臨界温度では液化できるということになりますから、「臨界圧力は常に正の無限大なのだな、そんな無意味な概念をなぜわざわざ定義するのだろう」ということにはならないと思います。なお、参考URLにあるベストアンサーではない方の回答は、読む必要はありません。

> とするとこれらは(t0,p0)の選び方によらず一意に決定しそうですがいかがでしょう?

三重点より低い温度,高い圧力で液相が実現するような物質がありますから、だめだと思います。例えば水の三重点は0.1℃ですけど、(0.0℃,1気圧)で液相が実現します。水の相図を見れば分かるように、0.0℃の水蒸気に(温度を0.0℃に保ったまま)圧力を加えていくと、液化する前に氷になります。この氷にさらに圧力を加えていくと1気圧で氷が液化します。もし「気体→固体→液体のように間に固体をはさんでいたとしても、液化していることに変わりはないのだから、それでいいのだ」と解釈するならば、#1への補足にある定義でもいいです。しかし私自身は、これは「液化せずに気体から固体に相転移するケース」に該当するのでだめだろうと考えます。

> ご提案の「気体と液体が共存できる温度」は、それがどういう状態のことなのか、私にはかえって難しすぎてよくわかりません。

「気体と液体が共存できる温度」とは沸点のことです。温度t、圧力pで気体が液化するならば、温度tは圧力pにおける沸点です。圧力pで温度が沸点tより低ければ、液相が実現し気相はありません。圧力pで温度が沸点tより高ければ、気相が実現し液相はありません。圧力pで気体と液体が共存できるのは、温度が沸点tに等しいときに限ります。

ですから、#1の回答にある臨界温度の定義を一言で言えば、『沸点の上限』です。また、この定義は、質問者さんの定義をもとにして考えました。

臨界温度=inf{t(>0K);温度t、圧力p(>0atm)でその気体は液化しない}
 ↓
臨界温度=sup{t(>0K);温度t、圧力p(>0atm)でその気体は液化する}
 ↓
臨界温度=sup{t(>0K);温度t、圧力p(>0atm)でその気体は液体に相転移する}
 ↓
臨界温度=sup{t(>0K);温度t、圧力p(>0atm)でその気体は液体と共存できる}

> 相転移を与える点という”変な”状態の点を、普通の状態の極限として捉える

上限supではなく下限infを使って臨界温度を定義したのは、このためでしょうか。もしそうなら、とても興味深いアプローチだと思います。しかし残念なことに、むずかしすぎて私の手に余る問題です。ごめんなさい。

アドバイスとしては、「液化する・しない」ということについて、もう少しつっこんで考えてみるといいと思います。素朴に考えれば、もちろん「気体が液体になる・ならない」ということなのですけど、気体が液体になるとはどういうことか?ということについて少し考えてみると、気体とは何か、液体とは何か、という問題を避けては通れないことが分かると思います。

参考URLにある、「気体と液体の連続性・同一性」に関する議論は参考になるかもしれません。

参考URL:http://kuchem.kyoto-u.ac.jp/ubung/yyosuke/pcbox/glvf/glvf_a.htm

> ご指摘の参考URLに書いてあることは、本に書いてあるのと同じような表現なので理解できませんでした。

ベストアンサーに選ばれた回答に書いてあるのは、

│ 臨界温度:
│ ある温度“より上”ではどんなに圧力をかけても気体の液化が
│ 起こらないことがわかった。この温度のこと。

質問者さんの質問文(と知恵袋の質問文)に書いてあるのは、

│ 臨界温度:
│ ある温度“以上”ではどんなに圧力をかけても気体の液化が
│ 起こらないことがわかった。この温度のこと。

確かに同じような表現ですけど、...続きを読む


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