共沸について

質問

同じ熱カロリー量で蒸留を行った場合、純粋な水だけより、水と共沸しやすい成分を適量入れて蒸留を行った方が、留出する水の総量は多くなるのでしょうか？

回答No.3

noname#62864 · ベストアンサー

補足です。
少々表現が難しいというか、曖昧ですが、たとえば、沸点が５℃下がったとすると、水を５℃加熱するのに必要なエネルギーが節約されます。気化に要するエネルギーも少し変わるかもしれませんし、純粋な水蒸気の状態と、それに何かが混ざっている状態のエネルギーにも違いがあるかもしれませんが、これがどのような影響を及ぼすかはわかりません。ただし、いずれも、水の気化に要するエネルギーに比べると微々たるものだと思います。

それに対して、混ぜものをすることによって、それが沸点に至るまで加熱するのにもエネルギーが必要ですし、気化させるのにもエネルギーが必要になります。特に後者はかなり大きな値になると思われますので、水の沸点が下がることによって節約されるエネルギーを大幅に上回ると思います。

混ぜものをすることによって、留出する水の量が増える可能性が０と断定することはできないと思いますが、現実問題としては、ほとんどあり得ないと思います。

面白い発想ですので、厳密に物理化学的な計算ができればよいのですが、残念ながら、私の能力では無理です。

回答No.2

noname#62864

沸点が下がれば、沸点まで加熱するのに必要なエネルギーは小さくなりますが、少量の混ぜものをしても沸点の低下はわずかでしょうから、あまりエネルギーの節約にはならないと思います。
また、実際に蒸留を行う際に必要なエネルギーは主として気化に要するエネルギーであり、その大きさも、沸点が少しくらい下がったとしても、変化はわずかだと思います。
むしろ、少量であっても、混入したものが気化する際に必要とされるエネルギーの方がはるかに大きいと思います。

したがって、混入したものの気化にエネルギーを取られる分だけ、同じエネルギーで気化させることのできる水の量は減少すると思います。

ちなみに、気化しないようなものを混入すれば、沸点上昇が起こりますので、水の量を増やすことはできません。

お礼

早々の回答ありがとうございました。
追加の疑問点、お応え願えれば幸いです。
よろしくお願いいたします。

補足

早々の回答ありがとうございます。
確認ですが、以下の考え方でよいのでしょうか？
（水の沸点降下分の潜熱＋水の沸点降下分の顕熱）＞（共沸物質の潜熱＋共沸物質の顕熱）が成り立てば、純粋な水を蒸留したときの留出量よりもさらに水の留出量は増える。
このような共沸物質は具体的にあるのでしょうか
よろしくお願いします。

回答No.1

truth77

たいていの混合媒体の場合、共沸の沸点は純粋な媒体よりも下がりますから、（混合媒体の）留出量は増えると思います。