液体の密度と温度について

質問

実験でエタノール水溶液の密度を測定したのですが、
温度を上げていくと→熱運動によって液体の個々の分子がより広範囲で動けるようになる→体積が増える→密度が減少する。
だと思ったのですが、エタノールのように揮発性のある液体の場合、液体が気化したら体積はは減少するので密度は増加しますよね？同様に温度を上げたことによってその液体が蒸発したらやはり密度は増加すると思うんですが、「温度を上げて行くと、液体の密度は減少する」というのはその液体が蒸発しはじめるまで。と考えてよいのでしょうか？？

回答No.4

htms42

＞液体が気化したら体積はは減少するので密度は増加しますよね？

液体の一部が気化すれば液体の体積は減少します。と同時に質量も減少します。液体の量自体が減少するのです。密度は＃３で書かれているように残っている液体について考えます。密度＝質量／体積です。分母も分子も変化しています。

＃２の回答の中の
＞蒸発が始まるとき、それに伴い気化熱を吸収し続けますので、温度は上がったようにはなりません。蒸発が終わったとき、温度が上がり始めます。
という部分についてです。
「沸騰」と混同されているようです。
お湯を沸かしているときでも温度が上昇するのと蒸発とは同時に起こっています。加えられた熱は温度上昇と蒸発とに使われています。

補足

回答ありがとうございます。
＞液体の一部が気化すれば液体の体積は減少します。と同時に質量も減少します。液体の量自体が減少するのです。密度は＃３で書かれているように残っている液体について考えます。密度＝質量／体積です。分母も分子も変化しています。
という部分についてなんですが

分母と分子が同じ比で減少しないと密度も変化すると思うのですが、どうなんでしょか？度々すみません。

回答No.3

fff009

多分思い違いをしているのでは？

温度上昇により、蒸発したエタノールは、液体ではなくなるので、「液体の密度」にはカウントされないでしょ？

たとえば、x℃で１０ｍｌのエタノールがあったとして、y℃まで昇温したときに２ｍｌが蒸発したとします。

そのときy℃のときのエタノールの密度は？と聞かれたら
残りの８ｍｌについての　重さ÷体積　が
エタノールの「液体」の密度です。

わかりますか？蒸発した２ｍｌは　気体　なので、液体の密度の計算には関係ありません。

ただ単に、液体も気体と同じように、温度を上げれば膨張する、という話です。（水が約４℃にて密度が最大になるのはご存知だとは思いますが、それは例外です。）

回答No.2

A-Tanaka

こんばんは。
そうですね。体積一定の空間内で、温度を上げると、気体でも高い圧力を持つようになります。
密度が減少するのは、蒸発しはじめるまでではなく、蒸発し終わるまでですよ。
蒸発が始まるとき、それに伴い気化熱を吸収し続けますので、温度は上がったようにはなりません。蒸発が終わったとき、温度が上がり始めます。

気化熱を吸収し続ける間は、密度が減少し続けます。貴方の質問の中にある、エネルギーを吸収することによって、密度が減少する。そのことによっています。

もう少し詳しい説明をすると、液体であったとき、分子間引力によって各分子は引き寄せられています。しかし、ここに熱を加えることで、分子間引力を超えて、分子が動きはじめます。つまり、分子間引力のエネルギー量が、液体を気化させる熱に相当するわけです。

なお、超臨界の状態だと、強力な圧力のため、液体でありながら気体相のようなエネルギーを持ちます。このことを活用した研究も行われています。

お礼

ありがとうございました。もう一度かんがえてみます。

回答No.1

shooonen

学生なんで、あんまり自信ないですが、
液体が気化したら、分子は空気中に逃げるから密度は増えないんではないでしょうか？

つまり、体積は減るけど、分子の量も減ると。