水蒸気の温度は水の温度より高いのですか？？

質問

水蒸気の温度は水の温度より高いのですか？？

たとえば、気密性の高い鍋（圧力鍋のように密閉ではなく単にフタに蒸気の穴がないお鍋など）に
水を少量いれてフタをして沸騰させた場合、鍋中に充満している蒸気の温度は、100度より高くなっているものですか？

回答No.1

aokii · ベストアンサー

水を少量いれてフタをして沸騰させた場合、鍋中に充満している蒸気の温度は、圧力が高いと100度より高くなっているものです。

お礼

圧力鍋はそれで料理時間が早いのですよね！
ご回答ありがとうございました。

回答No.12

fxq11011

難しく考えないで、完全密閉でなくても一応閉鎖された空間に水と水蒸気が混在し、同じように加熱されれば、沸騰するまでは別にして十分に沸騰している状態では、水と水蒸気の温度は同じと思います（１００°とは限りません※純水、一気圧でなら１００°）

お礼

そうなんですよねーー。それが基本のようなんですが、覆われた材質の温度によっては
１００度以上にもなるようなお話もあるので・・・。どんどん考えこんでいます。

ありがとうございました！

回答No.11

veryyoung

既回答には「湿り蒸気」「乾き度」にふれたものが無いようですので、疎い分野ながら少しだけ・・。　鍋中の水蒸気は「湿り蒸気」という状態になっているように思いますが如何でしょう。　鍋中の水蒸気は蒸発と凝縮が平衡した温度にあり、水の温度に一致しますが、潜熱の具合にはバリエーションがあります。
http://www.tlv.com/ja/steam_story/0712simeri_jyouki.html
http://www.weblio.jp/content/%E6%B9%BF%E3%82%8A%E8%92%B8%E6%B0%97

水への加熱量を増しても、蒸気の温度はその圧力での沸点を超えることは無いでしょう。しかし「湿り蒸気」の「乾き度」は上昇しそうな気がします。　蓋の隙間から漏れる水蒸気が、より乾いているなら、仮に同一放出重量でも大きな熱量を放散できます。　熱収支の帳尻の大半は蒸発量によるものでしょうが、乾き度の自由度も、蒸気温度の鈍感さに寄与していそうです。　また、蒸気熱量の多少の変化は潜熱として沸点温度が保たれる訳ですから、鍋内の空間的な温度分布の均一化も、乾き度変化により成せそうです。　

なお沸騰で得た水蒸気をさらに加熱し「乾き度」100%以上を実現すれば、水蒸気の温度は沸点を超えて上昇する事になります。　そのような状態を作るものを過熱器と呼んでいます。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%81%8E%E7%86%B1%E8%92%B8%E6%B0%97%E7%99%BA%E7%94%9F%E8%A3%85%E7%BD%AE
http://www.johnsonboiler.jp/jyouki.htm

鍋の様子は、熱力学にもボイラーにも縁の無い私の想像に過ぎません。　誤りが無いと良いですが・・・。

お礼

教えていただいたものも見てみたのですが、急に難しい話になっていて
よく理解できませんでした。＾＾；
まだまだそのレベルに私が達していないので・・・。

ありがとうございました。

回答No.10

sak_sak

No.5ではないですが、補足に関して
>煮炊きをしている時、100度以上で調理していると考えてもよい・・・ということになりますか？
調理となると、普通は水以外に何かが入っていると思います。
圧力を加えなくとも食塩や砂糖など不揮発性の物質が入れば
1気圧下なら100℃より高い温度で沸騰します。

補足

そうなんですか。おおまかにで構いませんが、カレーやシチューがコポコポ沸騰している
時は100度以上になっているということですか？？？じゃ、当然発生する鍋中の蒸気も
100度以上に・・・？

お手数ですが、さらに教えてください！

回答No.9

temtem1

＞＞(1)たとえば、圧力鍋などの場合、中の温度は１２０度近くまであがるわけですが、その場合で言う「中の温度」というのは鍋中の水分の部分の温度ですよね？その時の蒸気の温度はどうなんでしょう？水分が１２０度なら、蒸気もそれくらいになるのですか？

当然水蒸気も120℃まで上がります。

＞＞(2)水や、なんらかの液体を沸騰させた場合、発生した蒸気のほうがそれらの水や液体より高温になることがそもそもあるのでしょうか？もし仮にあるとするなら、その条件を教えてください。

大気圧条件下とします。
鍋に入れた水をガスの炎で沸騰させた場合、水自身は100℃を超えることはありません。与えられた熱は水が水蒸気に変るために使われるからです。
そうしてできた水蒸気は当然100℃です。
そのとき、炎によって加熱された周囲の空気や金属製の鍋が100℃以上になっていることもありうるかと思います。火力や鍋の形状、素材にもよるかと思いますが。

それらの熱を受ければ水蒸気は100℃以上になりえます。むろん、100℃以下の空気や物質に水蒸気が触れれば温度は下がりますし、飽和蒸気圧次第では水に戻ることもあります。

＞＞水蒸気の温度は水の温度より高いのですか？？

そもそも他の方がもっと詳しく説明されていますが、―50℃の水蒸気も、＋10℃の水蒸気も500℃の水蒸気も普通に存在してます。
冷凍庫の中の空気にはその冷凍庫なりの温度に冷やされた水蒸気が含まれてますし、私たちの周りには室温の水蒸気が存在してますし、ガスの炎なんかはガスの燃焼に合わせて水蒸気が発生してますからそこには数百℃の水蒸気が存在してます。

ですので、いまいち質問の意味が不明です。
50℃の水に比べれば―10℃の水蒸気は当然、水より温度が低いと言えますが、そういう答えでいいのでしょうか？
まだ何かあれば補足でお願いします。

お礼

回答ありがとうございました。

質問の状況がわかりづらく申し訳ありませんでした。
単に、鍋でフタをしてお湯を沸かした場合（密閉ではない）、水の温度は100度までなのに
鍋の中で発生してる水蒸気がそれ以上の温度になることが通常にありえるのかどうか・・・という
ような単純すぎるようなことでした。＾＾；

でも、みなさまのおかげでその部分は理解することができました。

補足

お礼を申し上げたのに、さらに質問させていただくことをお許しください。

金属製の鍋の温度によっては水蒸気も１００度以上になっていることもある・・・と
ありますが、たとえば、材質がステンレスだった場合、水が沸騰する頃には周りのステンレスは
どのくらいの温度になっているだろう・・・というようなことがわかりますか？
もちろんステンレスにもいろいろあるのでザッとで構いません。

発生した水蒸気が１００度以上になるためには周囲が最低このくらいの高い温度でなければ
ならないというような数値がわかりますか？

もちろん、おおまかでかまいません。もしそういうのがあるのでしたらぜひ教えてください。

回答No.8

htms42

「０℃以下でも水蒸気が存在する、圧力はかなり低い」
というのは定性的な話です。別に蒸気圧がいくらという話はしていません。
当たらずとも遠からずの定性的な話と、存在しないという言いきりとは意味が異なります。

これを冷蔵庫の中だけの話としているから省いてもいいと思っておられるのです。
冬の大気の中には水蒸気が存在しないというおかしなことになってしまいます。樹氷ができる仕組みの説明もできなくなります。大気の温度は上空に行けば０℃以下になりますから夏でも上空では水蒸気が存在しないということになってしまいます。入道雲の頂上付近の温度は０℃よりもかなり低いです。０℃以下という温度は珍しいものではありません。
あちこちで出てくるのです。

高校生に三態変化の話をすると０℃以下では水蒸気は存在しないはずだという生徒が必ず出てきます。多い時にはクラスの半分以上です。中学校でそういう風に習ったと言います。でもむつかしい昇華という言葉は知っているのです。（たぶん、高校の入試問題に出るからでしょう。）
昇華というのはドライアイスやヨウ素の結晶の示す特別な性質だと思っていることになります。
「昇華は状態変化を表す一般的な名称である」という理解ではないということです。

質問者様はどうですか。
「０℃以下では水蒸気は存在しない」と思われていたのではありませんか。
もしそうであればどこかで修正しておかないと困ったことになりますよ。
修正のチャンスがないままに卒業していく高校生もたくさんいます。

お礼

ありがとうございます。
０度以下でも水蒸気は当然存在する・・・と思っていました。
でも、それは詳しく理解しているからではなくて樹氷ができるしくみとか雲の話とか
冷蔵庫の霜とかそういうことでなんとなくそう思っていただけなのですが。＾＾；

回答No.7

sanori

コメントにお答えします。

＞＞＞(1)たとえば、圧力鍋などの場合、中の温度は１２０度近くまであがるわけですが、その場合で言う「中の温度」というのは鍋中の水分の部分の温度ですよね？その時の蒸気の温度はどうなんでしょう？水分が１２０度なら、蒸気もそれくらいになるのですか？

熱伝導が非常に速いという前提（前々回と同じ）のもとでは、鍋の中では、水分に限らず何もかも全てが同じ温度になります。

＞＞＞(2)水や、なんらかの液体を沸騰させた場合、発生した蒸気のほうがそれらの水や液体より高温になることがそもそもあるのでしょうか？

お湯が沸騰していて水蒸気と共存している状態では、水蒸気の温度はお湯の温度と同じです。
そして、その温度は、その状況下（圧力など）における沸点ぴったりになります。

＞＞＞もし仮にあるとするなら、その条件を教えてください。

お湯が残っておらず水蒸気だけがある状況であれば、温度の上限は基本的にありません。

理科の授業で、水を熱していって、温度計で水温の上昇を測る実験を見たことがありますよね？
水の温度はどんどん上がりますが、１００℃に達すると温度上昇が止まりますよね？
その後も熱し続けると、水が全部気化した後なので、再び温度が上昇に転じます。
（ただし、物質が液体から気体になるときは体積が１０００倍ぐらいになるので、このような単純な実験では良い結果は得られない、というのが現実だと思いますが）

お礼

ご回答ありがとうございます。

だとすると、フタをして水を沸騰させているとして、その鍋が沸騰によってフタが浮いて蒸気がフカフカ逃げているような状態ではまず100度以上になることはなさそうですね。

ありがとうございました。よくわかりました！

回答No.6

sanori

「０℃以下でも水蒸気は存在します。０Ｋ以上で存在します。圧力が低いだけです。」云々、けちをつけている人がいますが、そんなことは百も承知です。
百も承知で回答しているんでよ。
質問者さんにイメージがわかりやすいようにです。

冷凍庫に霜ができるのはなぜ？　という質問ではないので、厳密な説明は不要なんです。

私達は小学校～高校で、厳密な議論を省略した数々の「嘘」を教えられてきています。
しかし、定性的な理解をするならば、「嘘」でよいのです。

前回回答は撤回しません。
われながら、良い出来の回答です。

補足

わかりやすいイメージの説明、ありがとうございます。
鍋の話をしたら、ちょっとまた疑問が出てきたのでこの場をお借りしてお尋ねさせてください。

(1)たとえば、圧力鍋などの場合、中の温度は１２０度近くまであがるわけですが、その場合で言う「中の温度」というのは鍋中の水分の部分の温度ですよね？その時の蒸気の温度はどうなんでしょう？水分が１２０度なら、蒸気もそれくらいになるのですか？

(2)水や、なんらかの液体を沸騰させた場合、発生した蒸気のほうがそれらの水や液体より高温になることがそもそもあるのでしょうか？もし仮にあるとするなら、その条件を教えてください。

基本的なことが理解できていないようなでお恥ずかしいのですが、よろしくお願いします。

回答No.5

htms42

＃４
＞★容器の中に水蒸気だけがあれば、水蒸気は０℃以上で上限はありません。

０℃以下でも水蒸気は存在します。
０Ｋ以上で存在します。
圧力が低いだけです。

したがって０℃以下で氷があれば、氷と平衡状態になっている水蒸気が存在します。
＞容器の中に氷だけがあれば、氷は０℃以下です。
これは氷と水蒸気の共存状態があるということを抜かしている文章のような気がします。

液体の水は１００℃以上でも存在します。
その時は圧力が１気圧を超えます。
ただしある温度以下でです。その温度（臨界温度と言います）以上になると圧力をどのように変えても気体と液体の共存という状態を作ることができなくなります。
空気の成分である酸素や窒素はそういう状態にありますから圧力を変えるだけでは液体にすることはできません。

鍋にふたがしてあって蒸気が逃げにくい構造になっているとお湯の温度は１００℃を超えます。
水面にかかる圧力は大気圧＋水蒸気圧です。鍋の中の空気の温度は水の温度に近いでしょうから１気圧よりもかなり高くなっているでしょう。

ふたの穴から蒸気が噴き出したり、ふたが持ち上がったりしていれば内部の圧力が大気圧よりもかなり高くなっている証拠になるでしょう。

お礼

ありがとうございます。
低い温度のほうのお話はよくわからないのですが・・・。

とすると、重いフタのお鍋で気密性高く作ってあるお鍋（圧力鍋のように密閉ではない）で、
煮炊きをしている時、100度以上で調理していると考えてもよい・・・ということになりますか？

あ、しかし、それはボコボコと沸騰している状態でもフタが持ち上がらないようになっていれば・・ということになりますよね？

回答No.4

sanori

こんにちは。

簡単のため、
・圧力は大気圧と同じ
・物質の熱伝導は、皆、非常に速い
として考えることにします。

すると、

・容器の中に氷だけがあれば、氷は０℃以下です。
・容器の中に氷と水が共存していれば、氷も水もちょうど０℃です。
・容器の中に水だけがあれば、水は０℃以上１００℃以下です。
・容器の中に水（お湯）と水蒸気が共存していれば、水も水蒸気も０℃以上１００℃以下です。
★容器の中に水蒸気だけがあれば、水蒸気は０℃以上で上限はありません。

★の状況で鍋を熱すれば、水蒸気は基本的に鍋と同じ温度になります。

お礼

早速のご回答ありがとうございます。
大変わかりやすく納得できました！！

回答No.3

ha5050

100度で沸騰するのは標高が0mのときです。なので、それより標高が高いと気圧が下がり100度以下で沸騰します。

鍋にフタをした場合フタの重みで多少気圧が上がるので、フタをしなかった時と比べて多少沸騰温度は上がります。その時のお湯と水蒸気の温度は同じです。

お礼

ありがとうございます。
なるほど、納得しました。