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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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?
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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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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。

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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

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│ 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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……←これの出し方教えていただけませんか?

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……←これの出し方教えていただけませんか?

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気圧の単位はhpaで、
圧力の単位はpaですが、

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(3)水蒸気の熱容量から、分子の自由度が6(分子の位置のx,y,zで3つ、回転角が3つ)と求められるので、少なくとも3原子分子以上です。
(4)他の物質と比較して、分子量が小さいのに融点・沸点が高いことから、水素結合があることがわかります。つまり、水素があります。しかも、分子量が同じくらいで同じように水素結合のあるNH3, HFよりさらに融点・沸点が高いので、もっとも効率よく水素結合を作れる「1分子当たり2本の水素結合」になっていることが示唆されます。
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炭酸飲料は二酸化炭素に圧力をかけて、水に溶かしてある、と聞きました。

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二酸化炭素に限らず、水にはほとんどの物質を溶かすことができます。
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しかし実際は水分子同士が引き合っているため、圧力つまり力を加え、無理に二酸化炭素を入れる操作をします。
具体的に二酸化炭素を水に溶かすにはどうすればよいかというと二酸化炭素は水に溶けやすいため、ポンプで吹き込んでも溶けますし、ペットボトルに水と二酸化炭素を入れて密閉し、つぶせば溶けますよ。

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助かります。

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 ↑固│液  ∥超臨界
圧│相│相  /==
 │  \ /
 ┠──-y──→ 温度
力│  /  気相
 │ │ 
 │ │ 

ちょっとがんばってみた(ぉぃ


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