＜どっちが先に凝縮する？＞

質問

化学の問題で気になるものがありました。
「状況：（一部簡略）
体積一定の容器に仕切りを入れ、各室A・Bとする。（各室圧は等しい）
はじめ温度１００度以上の元で
水蒸気のモル分率がA<Bの関係でした。」
このあと温度を下げていったときの両室の様子を問うものでした。
自分は１００度になったら水の凝縮が始まる、と判断したのはいいのですが、各室の水蒸気があるのだから各室ともに凝縮するのではと短絡的に考えてしまいました。
ところが解答では「各室の水蒸気のモル分率はA＜Bより、Aで＜先に＞凝縮をはじめて飽和蒸気圧に達し、それからA室の気体の総物質量のみ減少してA室の体積が減少する」
というものでした。
これはどういうことなんでしょう？回等お願いします。

回答No.1

noname#62864

水蒸気のモル分率がA>Bであればそのようになると思います。B>Aであればそうはならないでしょう。

水の凝縮が始まる温度は水蒸気圧に依存します。１００℃とは限りません。
水の凝縮が始まれば、そちらの容器の気体の物質量（モル数）が減少し、圧力が下がります。そうすると、しきりが移動して、両側の圧力が釣り合うということでしょう。

「各室の水蒸気のモル分率はA＜Bより、Bで先に飽和蒸気圧に達し、水の凝縮が始まる。そのため、B室の気体の総物質量が減少する。しきりが移動するのであれば、両室の圧力差を釣り合わせるために、B室の体積が減少する方向に移動する。」まあ、そこから先の変化はAやBの水蒸気圧によるでしょうね。

お礼

すいません、不等号の向きを逆にしたみたいで。。。。A＞Bでした。
わかりました。飽和蒸気圧曲線を思い浮かべながら、モル分率で分圧の大きさを考え、両室の圧力が等しいことから凝縮が始まるのは確かにモル分率の大きいほうだな、と実感できました。
凝縮が温度によるのではなく蒸気圧に依存するのがいい教訓になりました。ありがとうございます。