質問: 水蒸気蒸留の原理 今、大学で物理化学を習っているんですが、 水蒸気蒸留の原理がいまいちよく分かりません。 本には「水に溶けにくく、沸点の高い成分を 100°C以下の温度で水蒸気と共に蒸留する。」 としか書いてないんですが、なんで水と一緒に蒸留すると 100°C以下の温度(もとの成分の 沸点より低い温度)で蒸留することができるんですか? 分かる方がいましたら、教えてください。
回答: 【ポイントは】 沸点より低い温度で気化する。 という一点だけです。 洗濯物が真冬でも乾くのは、水は沸点いかでも気化するからですね。 小学校のとき、乾湿球温度計で湿度を測ったとき、湿度が低ければ湿球の温度は下がりましたね。では、なぜ湿度が少ないときに水が良く蒸発するのか? それは、その温度の水の蒸気圧と空中湿度(空気中の水の分圧)の差が大きいからでしたね。 また、風が強いときは良く乾きますよね。それは、衣類の表面に対流している、水で飽和された空気が飛ばされて、常に衣類の表面が乾燥した(湿度の低い)空気にさらされるからですね。このとき、気化によって奪われた温度が新しい空気によって供給されることも重要です。 ・・・ここまでの仕組みを、しっかり理解しておくこと・・・そしたら次へ では、水で考えていたことを元に 水を、水と混じりあわない物質 に 空気を、水蒸気 に 置き換えて考えて見ましょう。 その物質が気化するためには、周囲の水蒸気がその物質にとって乾燥していることが必要ですね。水蒸気蒸留は別の水蒸気源から、その物質の蒸気が含まれていない新しい水蒸気が次々に供給されます。 ・・・これがその物質が気化する原因 凝縮段階では、水は凝縮して液体に戻りますから、その水蒸気そのものがなくなってしまうわけですから、その物質の気体も気体ではいられなくなります。そのためあわせて凝縮されて液体なり固体に戻る。 水蒸気蒸留が分からない学生を見ていると、洗濯物が水の沸点より低くても乾くこと。冷凍室の氷がやせていくこと。を知らない。理解していない事がとっても多い。 「水は何度で気化するか?」 と質問すると、 『100°Cで気化する。』 と思っている学生は、水蒸気蒸留が理解できないようです。あなたは?