ヤカンの中の水は１００度？

質問

仮定の話ですみませんがずっと謎だったんで教えてください。

水（純水）ってどうやっても１００度がＭＡＸですよね。
では出口のないヤカンに水が入っているとして、こいつを超高火力でガンガンに熱するとすると中の水の温度はどうなるんですか？１００度？それとも変わらずの温度？但し、ヤカン自体が変形や朽ちるとか無しです。ヤカンでなくともそういう特殊な容器に例えているものとしてください。

仮に１００度ならもっと熱が上がらない物質例えば４０度程度の物質なんかだったらそのなかで生き物は生きてられるのかな？なんてどうでもいいことを思ってます。

きっかけは車やバイクの水冷式なんですがあれって数百度に上がってるエンジン熱をずっと冷ましてるんでしょ。この熱って水の方はもう吸収しないのにどうやって逃がし続けてるの？って思ったんですけど。

回答No.3

fujic-1990 · ベストアンサー

> 水（純水）ってどうやっても１００度がＭＡＸですよね。

　それは、1気圧の場合という前提条件が付きます。

　100度以上になります。圧力が高くなると水でも100度以上になります。逆に高山のように気圧が低くなるともっと低い温度で沸騰します。

　さて、容器の一部に水を入れた時点で、空気部分の気圧は１気圧です。

　加熱し始めると、水が蒸発し始めます。内部の気圧は「元々の気圧＋水蒸気圧」になりますので、圧力が高まります。

　高い圧力は水が沸騰するのを妨げようとしますので、100度になっても沸騰はしません。

　容器の強さしだいですが、（容器に穴が開いたりして）仮に沸騰を始めたとしたら、その時は100度を遙かに超えた温度になっているでしょう。

　実際、チムニーという海底の煙突みたいな噴出口から熱水が噴出している場合がありますが、噴出直後は100度を軽く超えていますね。でも、海水の圧力がすごいので、沸騰はしません。わき上がって上昇していく間に、海水の圧力も下がりますが、熱水の温度も下がりますので、結局沸騰しないでただの水になります。

　その途中で溶けていた成分が固まります。最近話題になっている海底の「レアアース鉱床」はそうやってできます。

　ちなみに、コンマ何十桁まで測れるような温度計があれば、ふつうのヤカンの中の沸騰水も100度を超えていることがわかると思います。

　というのは、ヤカンは出口が非常に狭くなっていますので、中の気圧（水蒸気圧）は1気圧をわずかですが超えているからです（だから蓋がもちあがる）。

　40度の水温で生き物が生きていられるか、どころの話ではありませんよ。

　100度の熱湯でも、マイナス200度を超えた絶対温度ゼロ近くでも、宇宙空間に放り出しても死なない虫はいます。質問者さんの住んでいる家の庭の、石垣あたりに住んでいるはずの「クマムシ」という虫の仲間です。

　もちろん100度の熱湯の中では活動はしませんが、死んでない、熱湯から取り出せばまた元通り活動し始めるという意味では「生きている」ことになります。

　バイク等の水冷エンジンは、・・・ バイクだと前輪の後ろ（エンジンの前）にラジエターという網みたいなの（たくさんの管）があるでしょ。

　エンジンで熱せられた熱水はその網（管）みたいな所を通る間に、その網状の管の周囲を通り抜ける空気によって冷やされます。

　冷えた温水がまたエンジンのところへ行ってエンジンを冷やすというという具合に循環していますので、水温は100度以下（記憶によると80度くらい？）に保たれます。

　でも、ラジエーターに穴が開いたりして水が足りなくなる（空気が入る）と循環できなくなりますので、エンジンのそばにあった水は沸騰してしまいます。いわゆるオーバーヒートという状態です。

　でも、小さな穴が開いたとしても密閉に近い状態なので、オーバーヒートした時は水蒸気圧で高圧になっており、水温はおそらく100度を超えているはずです。だから、あわててラジエーターの蓋をあけるととんでもないことになります。

お礼

ありがとうございます。わかりやすかったです。

回答No.4

hayasitti

＞では出口のないヤカンに水が入っているとして、こいつを超高火力でガンガンに熱するとすると中の水の
＞温度はどうなるんですか？１００度？それとも変わらずの温度？但し、ヤカン自体が変形や朽ちるとか
＞無しです。ヤカンでなくともそういう特殊な容器に例えているものとしてください。
まず、水の沸点１００度は前の方が回答されている通り「一気圧できれいな水」という条件が付きます。
そして（水に限らず）物質は、圧力が上がると沸点は上昇し、圧力が下がると沸点は降下します。
密閉された容器中で水を蒸発させると、蒸気が発生しますが、気体になった蒸気は逃げられません。
そうすると気層側の圧力は上がっていくことになります。
そのため、水の沸点は上がっていくことになります。
（もちろん、圧力が上がるということは圧力の大小はあれガスボンベと変わらないということなので、容器は圧力に耐えられないといけません。）

前の方があげられていますが、圧力鍋が上の原理を使っていますね。

＞仮に１００度ならもっと熱が上がらない物質例えば４０度程度の物質なんかだったらそのなかで生き物は
＞生きてられるのかな？なんてどうでもいいことを思ってます。
生物・化学や医療の分野ではオートクレーブという滅菌装置が存在しています。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AA%E3%83%BC%E3%83%88%E3%82%AF%E3%83%AC%E3%83%BC%E3%83%96
これ、原理は圧力鍋と一緒です。
圧力が上がった蒸気中というのは、通常よりも反応が早く進む（菌に対する攻撃力が上がる、と考えていただければよい）ため利用されます。
No3の方があげている最強生物と名高い「クマムシ」もこのオートクレーブには耐えられないそうです。
（乾燥下の高温には耐えられるのですが、水蒸気中の高温には耐えられないそうです。）

＞きっかけは車やバイクの水冷式なんですがあれって数百度に上がってるエンジン熱をずっと冷ましてるんでしょ。
＞この熱って水の方はもう吸収しないのにどうやって逃がし続けてるの？って思ったんですけど。
これはNo3の方が回答されている通り。
熱を吸収して蒸気になったものは、エンジンとは別のところに運ばれて冷やして水に戻して再利用しているためです。
（そういう部品のことをラジエーター（放熱器）、発電施設では復水器なんていったりしますね。）

以上、参考まで。

お礼

ありがとうございます。

回答No.2

バグース（@bagus3）

水が沸騰する温度を沸点といいますが、
１気圧では沸点は１００度だけど、もっと
気圧が低ければ、たとえば富士山山頂では
気圧が低いので水は８０度で沸騰して
それ以上温度が上がりません。
逆に気圧が高ければ、沸点は１００度以上になります。
だから、密閉されたヤカンなら湯は１００度以上になります。

車にはラジエーターという装置があって
エンジンで熱せられた水を空気に当てて冷ましてから
エンジンの周囲に戻すということをするので、水の温度が
上昇し続けるということはありません。

回答No.1

Tacosan

「1気圧なら 100度で沸騰する」というだけなので, もっと気圧を上げればもっと高い温度にすることができる. 例えば圧力釜だと 2気圧で 120度くらいまでいったりする.

とはいえ「臨界点」という限界はあって, 218気圧 374度を越えると「超臨界」という「液体とも気体ともいえない状態」になります.