水上置換法における水面一致について

質問

水上置換法で分子量などを求める問題などで、シリンダー内外の水面を一致させる理由を答えさせるものがあります。
答えとしては内部の圧力と大気圧を一緒にするためとありますが、何故一緒にする必要があるのかと聞かれれば答えられません。
一緒にしなければどのような不都合が起こるのでしょう？
正しい分子量などが求められなくなる、と言ってしまうのは簡単ですが、どういった理由で正しい測定ができなくなるのか解説をお願いします。

回答No.2

101325

大気圧は気圧計で測ることができますけど、シリンダー内部の圧力は直接には測れません。シリンダー内に圧力計が入っているわけではないからです。内部の圧力と大気圧を一緒にするのは、シリンダー内の圧力をシリンダー外に設置した気圧計で間接的に測るためです。

というのが教科書的な解説ですが。実際に実験するときには、それほど神経質に水面の高さを一致させなくても大丈夫です。

水深10メートルで水圧がほぼ1atmになる、という話は聞いたことがあると思います。10mで1atmということは、シリンダー内外の水面の高さがたとえ10cm違っていたとしても、シリンダー内外の圧力は0.01atmしか違わないということになります。大気圧がほぼ1atmですから、水面の差が10cmとしても圧力の相対誤差は１％で、それから計算される分子量の相対誤差も１％です。ということで、実際の実験では、水面の高さが数cmくらい違っていても問題はないでしょう。

回答No.1

ORUKA1951

気体の体積は圧力に反比例し、温度(絶対温度)に比例します。