状態変化

蒸気圧曲線と状態図

飽和蒸気圧

密閉容器において、溶液が飽和溶液であったとき、蒸発する分子と凝固する分子の量が等しい状態の蒸気の圧力を飽和蒸気圧と呼ぶ。単に蒸気圧とも呼ぶ。

蒸気圧
右図:出入りする分子の量が等しい時の蒸気の圧力を蒸気圧と呼ぶhttp://www.teachnlearnchem.com/

蒸気圧曲線

温度と飽和蒸気圧の関係を示した曲線を蒸気圧曲線と呼ぶ。温度が高くなると、分子運動が激しくなって、蒸気圧も高くなる。 

蒸気圧
物質によって蒸気圧曲線は異なるhttp://www.dgoweb.com/

沸騰と沸点

大気圧などの外圧と飽和蒸気圧が等しくなった時、液体は気泡を形成し、沸騰するようになる。この時の温度を沸点と呼ぶ。沸点は外圧によって変化し、外圧が低ければ沸点も低くなる。水が沸点100℃の時は、外圧が1013hpaの時である。

沸騰
大気圧と蒸気圧が等しくなった時に気泡が形成されるhttp://www.tennoji-h.oku.ed.jp/

状態図

物質が固体・液体・気体のどの状態になるかは、温度と圧力に大きく左右される。温度・圧力を軸にして、物質の三態を示した図を状態図と呼ぶ。状態図には、固体・液体・気体が同時に共存する三重点が存在する。

状態図

気体の圧力

気体の圧力

気体は分子の集まりである。分子は自由に移動しており、周囲の物体に衝突している。単位面積当たりに及ぼすその力を気体の圧力と呼ぶ。一般的に高温であるほど、分子は高速で移動するので、圧力は高くなる。

気体
気体は周囲の物体に激突しているhttp://www.sci.osaka-cu.ac.jp/

大気圧

大気が物体に加える圧力を大気圧と呼ぶ。標準状態で1013hpaである。大気圧は水銀柱で測ることができる。 

水銀柱

トリチェリさんが作成した装置である。水銀注が落ちる圧力と、大気が押す圧力が等しくなった時の高さで大気圧を測る。760mmになった時に調度1013hpaになる。生じた真空部分をトリチェリの真空と呼ぶ。ちなみに1013hpaは1気圧(1atm)とも言う。

1013hpa = 760mmHg(水銀柱が760mmという意味) = 1atm 

水銀柱

三態間の変化

三態間の変化

例えば、水に一定の圧力の下で熱を加えていくと、固体→液体→気体と、状態変化が起こる。固体と液体が混合している状態の時は、温度は一定に保たれている。また、液体と気体が混合している状態の時も温度は一定に保たれている。

水三態

融解熱

氷から水になるためには、一定の熱量を必要とする。1molの物質が融解するために必要な熱量を融解熱と呼ぶ。水ならば6.0kJ/molである。

蒸発熱

水から水蒸気になるためには、一定の熱量を必要とする。1molの物質が蒸発するために必要な熱量を蒸発熱と呼ぶ。水ならば41kJ/molである。