密閉容器中の温度と圧力

質問

密閉容器に水が半分入っている時(残りは空気)、100℃まで加熱すると中の圧力は約1kgf/cm^2(ゲージ圧)になると思うのですが、常温時にすでに1kgf/cm^2(ゲージ圧)加圧した状態で100℃まで加熱するとどうなるのでしょうか。

回答No.2

obihsot · ベストアンサー

重ねて記載させていただきます。
補足の質問の（１）、（２）共に、正解です。
（３）の回答ですが、１Kgf/cm2は、やっぱり１Kgf/cm2です、どうしてこのような思い違いが起こるかと言いますとゲージ圧力は相対圧力だからです。絶対圧力で考えてみられると判ると思います。
それと、自動車のラジエーターキャップの原理についてですが、水も温度上昇に伴って膨張するので、もし、完全密閉容器だととんでもなく圧力が上昇し容器は破壊すると思われます。飽和蒸気圧の考え方については液相と、気相が同時に存在する時点での考え方であって、ラジエーターのように液相しか存在しない状態での圧力は飽和蒸気圧ではなく、液体の体積膨張率によって定まります。

お礼

よく分かりました。ありがとうございます。飽和蒸気圧が絶対圧であるという点に着目すればよっかたのですね。

回答No.1

obihsot

沸騰しません。というのは水は１００℃になったとき
飽和蒸気圧＞1kgf/cm2となって沸騰します。
思い違いをされているのは質問の前段では水を入れたときは０kgf/cm2（Ｇ）です。しかも密閉されているので、１００℃になったとき蒸発した水蒸気で内圧が上がり沸騰しません。
また、最初から１kgf/cm2（Ｇ）あれば沸点がさらに上がります。
ただ、手元に資料がないため、何度の時の飽和蒸気圧は、
ちょっとお答えできません、あしからず。

お礼

御回答ありがとうございます。
ちょっと混乱してきたので、もう一度整理させて頂きます。
(1)～(3)の文章の中でおかしい個所がありましたら指摘してください。（容器は密閉容器です。）
それから、(3)の答えを教えてください。

(1)水の飽和蒸気圧は、100℃が約1kgf/cm^2（絶対圧）で、120℃が約2kgf/cm^2（絶対圧）です。（数値はあっています。）

(2)加圧してない容器（大気圧）の水温を100℃にすると容器内の圧力は、
約0kgf/cm^2（ゲージ圧）→約1kgf/cm^2（ゲージ圧）になる。（それゆえ沸騰しない。）

(3)約1kgf/cm^2（ゲージ圧）加圧した容器の場合、水温を100℃にすると容器内の圧力は、
約1kgf/cm^2（ゲージ圧）→約2kgf/cm^2（ゲージ圧）となるのでしょうか、
それとも変化せずに、約1kgf/cm^2（ゲージ圧）→約1kgf/cm^2（ゲージ圧）となるのでしょうか。

※そもそも、どうしてこのような質問をしたかと言いますと、自動車のラジエーターキャップの原理に疑問を感じたからです。ラジエーターキャップの原理とは正に上述した(2)の事を言っていると思うのですが、(3)の様に(2)の水温上昇による圧力上昇分を強制的にかけてやった場合、強制的に加圧してない時と同じになるのかどうかが分かりませんでした（飽和蒸気圧の考え方が？？？）