質問: 密封容器内の圧力の求め方 『水と空気の入った密封容器を加熱し、その容器内の圧力を求めよ』という問題を考えています。 どうしても答えが導き出せないので、いくつか質問させていただきます。 ※<加熱前の空気の温度、圧力、体積、水の量>、そして<何度まで加熱 するか>ということは分かっています。 (1)『ボイル・シャルルの法則』を用い計算し、その答えが加熱後の容器 内の圧力になるのでしょうか。 (2)上記の条件の密封容器を加熱すると、空気の圧力は高くなると思うの ですが、その場合水の沸点も上がると考えて良いのでしょうか。 また、沸点が上がった上、密封されているということは、容器内で飽 和状態が続き、沸騰しないのでしょうか。 密封容器内の圧力を求める問題を解くときに、使用しなければならない法則等ありましたら、教えていただけると幸いです。 宜しくお願い致します。
回答: >「加熱前の空気の温度、圧力、体積、水の量」、そして「何度まで加熱 するか」ということは分かっています。 与えられているのはこれだけですか。 飽和蒸気圧のデータが与えられていなければ解くことができません。 また加熱されて達した温度で液体の水が残っているかどうかも重要です。 液体の水が残っているとします。水蒸気圧は飽和水蒸気圧に等しいです。シャルルの法則とは無関係になります。空気だけがシャルルの法則にしたがって変化します。(密閉容器であるということで体積は一定と考えられます。) 液面にかかる圧力は「飽和水上気圧+空気圧」になりますから沸騰は起こりません。(沸騰の起こる条件は「飽和蒸気圧>液面にかかる圧力」です) 加熱の途中で液体の水がなくなってしまったとします。その温度とその温度での飽和水蒸気圧が必要です。 その温度での全圧はその温度での「空気の圧力+飽和水蒸気圧」です。それ以後の加熱では空気と水蒸気の混合ガスについてシャルルの法則をお当てはめることになります。