水の沸騰の問題

質問

大きな容器の中に、台をおいてその上に小さな容器を置き、
小さな容器の内部に適当な量の水を入れ、
さらに、大きな容器には小さな容器の水面の高さを少し超えるぐらいまで水を入れる。
図のような感じです。

これ全体を煮沸すると周りの大きい方だけ沸騰して、
小さい方は沸騰しないらしいのですが、何故か分かりますか？
一応高校の物理・化学を受けてます。

回答No.1

yoyox · ベストアンサー

まず、1気圧の環境下では100℃以上の水は存在しませんね。火にかけ続けて沸騰が始まったとき、大きな容器の水の温度は100℃になっており、小さい容器の水も十分に時間がたてば100℃になります。

ただし100℃になったから沸騰するというわけではなくて、100℃の水にさらにエネルギーを加えれば100℃の水蒸気になることに注意して下さい。100℃の水1モルが、100℃の水蒸気1モルになるためには40.8kJのエネルギーが必要です。高校化学で蒸発熱を習いませんでしたか？

直接火にかかっている外側の容器の温度は100℃を超えており、それが容器に接している水に熱エネルギーを与え続けているために沸騰をします。内側の容器は周囲の水の温度が100℃であるため、100℃以上になりえません（室温が100℃を超えるといった例外を除く）。100℃の容器が100℃の中の水に与えることができるエネルギーはありません。

回答No.2

indoken

水が沸騰するのは、１気圧で１００度を超える場合です。
外側の水は１００度以上の熱源で加熱されるのでしょうから、沸騰するでしょうが、内側の容器内の水は最高で１００度の熱源で加熱されるので、１００度を越える状態になりえません。
ということで、内側の容器の水は、沸騰しないのです。
理科の実験などで「湯煎」というおだやかな加熱法がありますが、それがこれですね。