質問: そもそも沸点とは何か 沸点は何によって決まっているのでしょうか、教えてください。 私たちは小学校や中学校で、水の沸点は約100度と習いました。 でも、他の液体では沸点が違います。 また気圧でも違います。 沸点は何によって決まっているのでしょうか。
回答: 液体が気体(蒸気)に変わる変化は一般に気化といいます。気化には2つのタイプがあります。 液体の表面からだけ気化が起こる場合は蒸発と呼ばれています。蒸発はどの温度でも起こりますが温度が高い方が起こりやすいです。温度を高くしていくとあるところで液体の内部からも気化が起こり始めます。周りの液体を押しのけて気体になってしまいます。泡として観察されます。この現象を沸騰と呼んでいます。蒸発は目に見えませんが沸騰は目で見て分かります。沸騰はある温度で起こります。その温度を沸点と呼んでいます。沸点は物質の種類によって変化します。標準大気圧(1気圧)の時の沸点を標準沸点と呼びます。ふつう沸点と言うときは標準沸点のことである場合が多いです。 沸点は液面にかかっている圧力によっても変わります。これは液体内部で気体の塊(泡)が出来るわけですから液面にかかる圧力よりも泡の中の圧力が大きいという条件が必要なのです。蒸気の圧力には最大値があります。もうこれ以上溜めることが出来ないという時の圧力を飽和蒸気圧といいます。蒸発しやすい気体は飽和蒸気圧が大きいと言うことが出来ます。飽和蒸気圧よりも圧力が高くなるようにすると一部が液体に戻ってしまいます。 飽和蒸気圧は温度によって変化します。これをグラフにしたものを蒸気圧曲線といいます。教科書にも載っていることが多いです。水とアルコールとエーテルを比較した図が出ています。 泡の中はその液体の蒸気で満たされていますから沸騰の条件は「飽和蒸気圧は外圧よりも大きい」ということになります。蒸気圧曲線で圧力が外圧に等しくなるところの温度を求めると沸点が分かります。 やかんでお湯を沸かすときふたをしているときとふたのない時で沸点は変わります。生じた蒸気が逃げずに閉じこめられていると液面にかかる圧力が大きくなるからです。圧力釜はこれを利用しています。 液体が気体になるときは周りとの繋がりを断ち切る必要があります。分子間に働く力が大きいと沸騰させるのに高い温度が必要だというのは今までの方が書いてくれています。