化学 蒸気圧と浮力

質問

化学の問題です。
解答が不明です。
僕の解答は1:減少 2:増加です。

問題
ある理想気体がある。
飽和蒸気圧曲線が与えられており、温度が下がると飽和蒸気圧は下がる。
このとき電子天 秤で気体が入った容器の質量を測る。
気体が押しのける体積により、容器には浮力が働き、天秤で表示される質量をm1,真の質量をm0,気体の体積をV,密度をρとすると、
m1=m0-ρVと表せる。

このとき、温度が下がると、浮力は1(減少•増加)し、m1は2(減少•増加)する。

お願いします。

回答No.3

okormazd

#2です。

質問の「問題」に間違いがないとすれば、解答は次のようになります。
「問題」文中に「気体」とあるのは特に断りがないので、内部の「気体」とみるのが妥当でしょう。とすれば、

温度が下がれば、蒸気圧がさがる。
蒸気圧が下がれば密度ρが下がる。
m1=m0-ρV
で、Vは一定、m0も変化しない。ρが下がるので、浮力ρVは「減少」する。
したがって、m1は「増加」する。

問題が正しいとすれば、これが正解です。

でも、これでは実際とは合わないでしょう。

#2に書いたように浮力は外部気体の密度によるからです。

回答No.2

okormazd

どこから出てきた「問題」かは知りませんが゜、「問題」に問題があり、解答不能です。

1.
理想気体は、気体の状態式に正確にしたがう気体で、分子間の相互作用がないので、液体になることがありません。したがって、飽和蒸気圧曲線もありません。
2.
どのような容器かわかりませんが、普通は密閉された体積一定の容器(ガラス瓶など)を考えます。したがって、温度が変わっても中の気体の圧力が変わるだけで、体積に変化はないので中の気体の圧力(蒸気圧と「問題」ではいっているが)が浮力に影響することはありません。
3.
容器が滑らかなピストンを備えたものであって、中の気体の圧力によって体積が変わるものであっても、浮力は中の気体の密度によるわけではありません。外部の気体の密度によります。温度が下がれば外部気体の密度が上がり体積減少による浮力変化を相殺してしまいます。

以上から、質問の「問題」はわけのわからないめちゃくちゃなものと言わざるを得ません。

回答No.1

gohtraw

問題文もいまいちな気がします。正確を期するなら、
天秤で表示される質量をm1,真の質量をm0,
気体が入った容器の体積をV、空気の密度をρ
とでもするのでしょうか。

水の中に何かの物体を沈めると、物体の体積と
同じ体積の水の質量分の浮力が働きます。水を空気に
置き換えたのがこの問題です。

気体が入った容器はその体積分の空気を押しのけて
いるので、その空気の質量に相当する浮力を受ける
というわけです。

ｍ１＝ｍ０－ρＶという式を見ると、
ｍ０は真の質量なので不変、Ｖも不変です。気温が下がると
空気の密度は大きくなるのでρＶは大きくなり、浮力は
大きくなります。よってｍ１は小さくなります。