高校化学，蒸留・冷却装置

質問

よろしくお願いします。
酢酸エチル精製のときの，加熱装置側の丸底フラスコに酢酸エチル，沸騰石を入れ，枝管から冷却装置を通して三角フラスコに送る図の質問です。
1. 温度計の下端を枝管の付け根の高さまであげる。
2. 冷却水は下から上に流す。
とあるのですが，これは何のためでしょうか。
小学生のときにも同じような図を見た気がするので，何となくは分かるんですが…。
この温度計は酢酸エチルの温度を測るのだから中に漬かすのも悪くないような…。
冷却水の解説では，冷却効率を上げるためと書いてあるのですが，どうそうななるかが分かりません。
また，突沸を防ぐのは，突然沸騰すると跳ねたりして危ないからであってますか。

回答No.1

fine_day · ベストアンサー

温度計をその位置につけるのは、液の温度ではなく蒸気の温度が大事だからです。
蒸留をするときには、今出ている蒸気が得たいものであるかどうかを確認しなければいけません。
液の温度が上ってきても、出ている蒸気はまだ沸点の低い不純物ということもあるのです。

冷却水を下から入れるのは、水を冷却器内に十分ためるためです。
上から流すと冷却器内部にたまらずにどんどん流れていってしまいます。
下から流せばいっぱいにたまってから上部から出て行きます。
冷却器の内部の管をしっかりと冷すためには、下から流したほうが効率がいいのです。

＞突沸を防ぐのは，突然沸騰すると跳ねたりして危ないからであってますか。
そうです。
沸騰石を入れると急激に大きな泡を生じるのを防ぐことができます。

お礼

早速の解答をどうもありがとうございます。
NO.3 さんの解答と併せて，完璧に理解できました！

回答No.3

usokoku

＞どうそうななるかが分かりません
だけ
中央に空洞があって、内部の気体を外部から冷やす場合には、伝熱の式
(移動する熱量) =(表面積)*(伝熱係数)*(温度差)
がなりたちます。温度差が大きいほど、伝わる熱量が大きいので温度差を確保したいのです。
だから、出口側は低温で、入り口側が高温の冷却水と接する様にします。
もっとも、水量が大きければ、出口側と入り口側の温度がほとんどかわらないので、入り口・出口を指定する意味がない、つまり、効率が悪いのです。

伝熱係数は、説明するとややこしいので、熱の伝わりやすさを示す機械に特有な定数、と考えてください。正確な内容ではありません。

回答No.2

evaeva1006

Ｎｏ．1の方の解答で十分なのですが、少し補足。
常圧蒸留にせよ減圧蒸留にせよ、最初に出てくるＡと云う初留と、目的とするＢと云う主留を切り分けるには沸点の違いを見ればいいのです。
ですから留出物の沸点がわかるように温度計は枝管の付け根に持ってくるのです。液の中に温度計を入れたら液の温度がわかるだけで何やってんだか。
沸点に達した留分を冷やしてフラスコに取るわけですから冷却管は十分水で冷やさないといけない。重力があるから水を上から下に流したって冷却管の中に貯まらないよ。こう云うことをやると大学の教授に「何のおまじないだ？」ってばかにされます。