気体の温度が下がり液化した場合、内部の圧力はどの…

質問

気体の温度が下がり液化した場合、内部の圧力はどのようになるでしょうか

密閉容器中に気体を充満させた状態において、容器の温度(気体の温度)を下げていき気体が液化したとき内部の圧力はどのようになるでしょうか？

一般に気体の温度が下がれば液体へと相変化すると思いますが、圧力がどのように変化していくのか分かりません。

例えば、常温(20℃)において1Lの密閉容器にアンモニアが0.1MPaで充満されているとして、容器温度(気体の温度)を下げていき-100℃とした場合には内部圧力はいくつになるのでしょうか？
また、気体から液体に相変化するとすれば、液体としてどのくらいの量になるのでしょうか？

例えば...の説明がうまくできていなかったようで申し訳ありません。

今回知りたいのは気体→液体への変化ですので、ご指摘頂いたとおりアンモニアは-100℃では固体になってしまいます。私の知識不足から不適切な説明をしてしまい申し訳ありませんでした。

ここで条件を変更させていただいて、-100℃ではなく-50℃にさげた場合での気体→液体への変化時の内部圧力変化について教えていただきたいです。

私なりに調べたところ、蒸気圧曲線に沿って圧力が低下していくようなのですが... 確たる証拠がもてません。

再度質問させて頂きますので、知見のある方がいらっしゃいましたら、回答の程、宜しくお願い致します。

回答No.2

noname#230359

学生時代を思い出しますね。
回答として、パシッとしたものがあればよいのですけど、
以下、とりとめがありませんが、参考にしてください。

簡単なところから、
＞気体から液体に相変化するとすれば、液体としてどのくらいの量になるのでしょうか？
＝＞1Lのアンモニアのモル数を計算して出してください。重量で0.77gほどでしょうか。

アンモニアは、沸点(約-33℃)、融点(約-77℃)です。

-100℃では、気＝＞液＝＞固　までいきます。
圧力の根拠となる分子運動がないので、真空に近い状態になります。
ちなみに、融点(約-77℃)でのアンモニアの蒸気圧は0.06atmでした。(理科年表)
-100℃の蒸気圧は？？？
定積で温度を下げていくと、圧力と沸点が下がります。
相変化を考えるとき、気体の状態方程式は使えません。

お礼

ご指摘のとうり-100℃ですと固体になってしまいます。
私の知識不足から説明が間違っており申し訳ありませんでした。

相変化のときに、気体の状態方程式をどのように使えばよいかわかりませんでしたので、大変参考になりました。

非常に参考になる回答ありがとうございました。

回答No.1

noname#230359

アンモニアでなく、水での説明ですが、以下の参考WEB資料を確認下さい。

回答（２）さんの記述の様に、
低温にして、体積変化があると、その中の気圧が下がります。
気圧が下がると、液体の沸点が下がり、気化し易くなります。
絶対気圧0MPaに近い状態で凝固点は、圧力の影響を殆ど受けないので
略等しい。
凝固点降下は、濃度的なものでの管理なので…。

参考URL：

http://www.sci.osaka-cu.ac.jp/~yoshino/Lect/water/chapter11.pdf

お礼

単純に圧力だけの変化だけかと思っていましたが、熱力学的にも考慮が必要ということですね。
大変参考になりました。ありがとうございました。