密閉容器に入れた水の加熱について

質問

1 Lの耐圧容器に水を18g (1 mol)入れて、密閉して沸点以上(例えば127 °C)に加熱するとします。
このとき、容器の中の水は全部気化するのでしょうか？
理想気体の状態方程式PV = nRTにあてはめるとP = 32.8 atmとなります。容器が20 atmまでしか耐えられないとすると容器は割れますか？

上の条件で容器が割れない場合、温度を上げていけばいつか割れますか？
そのときの温度は計算で求まるのでしょうか？

よろしくお願いします。

回答No.2

ht1914 · ベストアンサー

この容器に入っているのは水だけですか。水と空気ですか。
水だけとします。
Ｐ＝３２．８ａｔｍはすべて気体になったとしたときですね。１２７°の飽和蒸気圧はいくらでしょう。１００℃で１ａｔｍですからこんなに高いはずはないですね。理科年表で調べると２．５ａｔｍほどです。全体が均一に加熱されていて平衡が成り立っている場合、飽和蒸気圧以上の圧力の気体は存在できません。液体と共存します。
温度を上げていきます。３６７℃で２０ａｔｍになります。割れるとしたらこの温度です。まだ水と共存しています。３７４℃で飽和蒸気圧は２２ａｔｍになります。此処で液体の水と気体の水の区別が付かなくなります。圧縮されて距離が近くなった気体と熱せられて膨張した液体とが区別できなくなると考えても良いでしょう。臨界点といいます。此処まで来ると理想気体の状態方程式も成り立ちません。
水の量が少なくてある温度で全部蒸発してしまったとします。それから加熱するときは絶対温度に比例して圧力が高くなります。

お礼

ご回答ありがとうございました。

高校の頃に習ったはずなのですが、すっかり忘れておりました。
理科年表まで見ていただいて申し訳ないです。

臨界点の考え方がとてもイメージしやすかったです。

回答No.1

oo8

耐圧が２０atmならおよそ８０atmで破壊するのが正解です。
以上の場合は過剰設計です。以下の場合は設計ミスです。
計算で求めてから、文献を調べて見ましょう。
先達がやってることを、危険を冒してまで
自分で確認することはありません。

お礼

ご回答ありがとうございました。

耐圧20 atmのはずがそれ以下と思われる圧力で割れてしまいまして。
原因をさぐっておりました。
設計ミスの可能性が高いですね。

装置業者に聞いてみることにしました。