圧力を下げれば何故沸点が下がるか？

質問

よくある質問のようですが、ネットで調べても答えがわからなかったのでお願いします。
例えば水に対する圧力を下げてやれば１００度にならずとも沸騰しますが、これの答えとしては圧力を下げれば分子がもっと活発に動けるようになるからで正解でしょうか？

回答No.6

potachie

>> 圧力が変われば分子の活発さは変わると今まで思い込んでいました。

分子の活発さの定義によりますが、運動エネルギー（分子の速度など）という意味では、基本的には温度が変わらなければ同じです。

回答No.5

IdleMaster

ある程度自由に動ける物質は、なるべく圧力というか、密度の低い所に移動する性質があります。

これは、他の方がかなり丁寧に説明してくれてますが、外側から押さえつける圧力が減るためです。

イメージとしては…、宇宙空間で宇宙船のから空気が吸い出されるシーンみたいなのを想像して
みて下さい。（分かりにくかったらスミマセン…。）
あれは、一見吸いだされているように見えますが、実際は外側に押さえつけたり、ぶつかったり
する邪魔者が居ないため、中の空気が飛び出している訳です。

続けてたとえ話で申し訳ありませんが、中に水と空気が入った部屋があったとします。
この中の圧力を下げると、空気分子の密度は下がった圧力の分だけ減少します。
それに対し、水（液体でも可）の密度というものはほとんど変化しません。

そのため、圧力を下げた分だけ水と空気の密度差は大きくなり、
液体から吸いだされるように、分子が飛び出していく事になります。

えー、なにやら変な回答になってしまいました・・・。
既に他の方が詳しく書いておられるので、イメージ主体で書いてみたのですが・・・、分かり難かったらすみません。

お礼

わかりやすい例え、ありがとうございます。
平衡していくということですね。

回答No.4

potachie

普通、蒸発は、液体の表面だけから起こります。
沸騰は、液体の表面だけではすまずに、液体の内部からも蒸発（気化）が起こる現象を指します。
蒸発する力が、液体にかかる自重（日常生活ではほとんどが大気圧ですが）よりも大きい時に起こります。

イメージ的な理解で良ければ、圧力≡気圧が高い　ということは、液体全体を押さえ込まれているのと同じわけですから、中からの蒸発が起こりにくくなります。圧力が低いと、その分、液体を押さえ込む力が弱いわけですから、低い温度でも沸騰が起こることになります。

ということで、
>> 圧力を下げれば分子がもっと活発に動けるようになるからで正解でしょうか？
ではなく、分子は同じ活発さですが、押さえ込まれている力＝圧力 が小さくなるから、です。

以上、他の方と同じ回答でした。

お礼

圧力が変わっても、分子の活発さは同じなのですね！
圧力が変われば分子の活発さは変わると今まで思い込んでいました。
ありがとうございます。

回答No.3

gadovoa

水が水蒸気になる温度を沸点とします。

水蒸気は読んで字の如く気体なので水より軽い蒸気は上へ上がります。
しかし、大気を加圧すると上から押さえる力が増して下から加熱された蒸気が上がってこれなくなります。上がるには上からの押える大気圧以上のエネルギーと沸点が必要になります。逆に大気を減圧すると上から押さえる力が減るのでその分下から加熱された水蒸気が少ないエネルギーで上がってきやすくなります。

お礼

イメージとして、よくわかりました。
ありがとうございます。

回答No.2

noname#156442

沸点とは何かを、正確に理解されていませんね。

沸点とは、ある液体の蒸気圧が1気圧=760mmHgに到達する温度のことを指します。
液体の蒸気圧は、外気を押しのけて気体に変化しようとする圧力のことで、液体の温度が高いほど高くなります。
水では、20℃では蒸気圧が17mmHg程度しかありませんが、温度上昇とともに増加し、100℃に達したときに760mmHgに達します。
もちろん、大気圧がいつでも760mmHgかと言えばそうではなく、沸騰するのは「蒸気圧がそのときの大気圧に達する温度」なので、水が沸騰するのは100℃「くらい」になります。

ご質問の「圧力が低いときに水が100℃にならなくても沸騰する」原因は、外気圧が1気圧より低い環境では、100℃より低い水温での蒸気圧でそのときの外気圧と等しくなるためです。

お礼

確かに「沸点」の意味を理解出来てませんでした。
ありがとうございます。

回答No.1

noname#116453

＞これの答えとしては圧力を下げれば分子がもっと活発に動けるようになるからで正解でしょうか？
違います。
温度が高くなるほど分子が活発に動くようになります。その結果、温度上昇とともに（飽和）蒸気圧も上昇します。蒸気圧と外圧が等しくなったところが沸点です。
外圧が低くなれば低い温度で蒸気圧と外圧が等しくなりますので沸点は低下します。
・・・ということで納得できますか？

お礼

外圧が低くなれば水の分子が動きやすくなるようにイメージしていましたが違ったんですね。ありがとうございます。