頑丈な容器内の液体を膨張させるとどうなるか。

質問

こんにちは。
質問はタイトル通りなのですが、たとえば鉄などの頑丈な物質、その他なにか頑丈な物質でできた、
内側からの力では壊れないようなかなり厚みのある容器があるとして、その容器に水などの
液体を入れ蒸発させるとどうなるのでしょうか。

蒸気の膨張する力はとてつもなく大きいとイメージしていたので、このような疑問が浮かびました。

やはりどんなに厚く頑丈でも蒸気の膨張には勝てないのでしょうか。
それとも、もし膨張する力に勝てるほどの容器があるとすれば素材、厚み、
中に入れるの液体の量(蒸発後の気体の量)等はどんなもの、関係になるでしょうか。

どうやって液体をその容器に入れるだとか、その前に容器の中の液体に熱が届かないと言うことを考えると
かなり実現不可能なテーマになるかと思うので、理論上の回答でお願いしたいと思っています。
くだらない質問ですが、どうか宜しくお願いします。

回答No.4

rabbit_cat · ベストアンサー

＞その容器に水などの
＞液体を入れ蒸発させるとどうなるのでしょうか。
容器が壊れない間は、どんなに温めても蒸発できません（液体のまま）

水が１００度で蒸発するというのは、あくまで１気圧の場合でして、圧力を上げると沸点はどんどん高くなります。もし、６千気圧くらいまで耐えられる容器の中に水を詰めたのであれば、1000℃まで熱しても中の水は液体のままです。これを、さらに1100℃まで熱すと容器が壊れてなかの水が蒸発するでしょう。

「蒸気圧曲線」とかで検索するとよいかも。

お礼

わかりやすく教えていただき助かりました。
容器が壊れない限り蒸発しないとは、またひとつ勉強になりました。
ありがとうございます！

回答No.5

walkingdic

それは水の温度を何度まであげて圧力をどの位まで高くするつもりなのか、それに対して容器の耐圧がどうなのかで決まります。壊れるかどうかはその関係で決まります。

実用的に使われているものでは、原子力発電の軽水炉などがあります。
ちなみに温度３００度、圧力１６０気圧ほどの蒸気となります。
これを原子炉の圧力容器に閉じ込めます。

お礼

判りやすいご回答ありがとうございます！
１６０気圧までくると、想像できないですね。。

回答No.3

neighbor3

２です。
補足ですが、現在の技術でしたら水の蒸気の圧力を押さえ込むのは簡単だと思います。
水より膨張する二酸化炭素ですら薄いボンベで十分押さえ込めてますし…

鉄が溶けるような高温にするというならば話は別ですが…

お礼

圧力を抑え込む技術までは知りませんでした。
それも興味深い話なので、色々調べてみようかと思います！

回答No.2

neighbor3

グリーンガスって知ってます？？
二酸化炭素の事なんですが、緑色に塗られた鉄のボンベに入ってます。
常温では気体のはずですが、ボンベ内では液体のままです。
これは、圧力の力で二酸化炭素が気化するのを防いでる為です。

ちょっと外れるかもしれませんが、水は１００度で沸騰すると思われていますが実は違います。
山の頂上で水を加熱すると、１００度より小さい温度で沸騰を始めます。
これは山頂付近では圧力が小さいので、通常より早く気化する（沸騰）ためです。

逆に通常より高い圧力をかければ、沸騰する温度は高くなりますので、頑丈な容器に入った水は、容器が破綻しない限りは沸騰しません。
温度が上がる＞圧力が上がる＞沸騰できない。

プロパンガスなどは低温で液化させてその状態でボンベに詰めてます。

お礼

まさかこのテーマが実際に応用されているとは思いませんでした・・。
判りやすく教えていただき、ありがとうございます！

回答No.1

6dou_rinne

膨張圧と容器の強度のどちらが強いかできまります。
膨張圧が強ければ、容器の弱いところから破壊するでしょう。

お礼

はっきりとしたご回答ありがとうございます！