質問: 臨界点 ある教科書(物理化学)で、臨界点を説明する文章においてわからないところがあったので質問させてもらいます。 「密栓した非常な高圧に耐えられる容器の中で、揮発性の液体をいれ、液相と蒸気相は蒸気圧によって平衡が成り立っているとする。系の温度を上げると蒸気相にある分子の数がふえ蒸気の密度が増し、同時に液体の体積が増加し液体の密度が減少する。さらに温度を高くすると密度が等しくなり蒸気相と液相の区別がつかなくなり、2つの相の境界が消える」 と、あります(ところどころ省略)。ここで疑問なのが なぜ温度が上がると液体の体積が増えるのか?高温で揮発したらむしろ減るのではないか? ということです。 分かる方いたらよろしくお願いします。
回答: >> なぜ温度が上がると液体の体積が増えるのか?高温で揮発したらむしろ減るのではないか? この部分に限定して回答します。ご質問の内容自身は「臨界点」や「臨界状態」とは関係なく理解できる部分です。 高温とともに記載されている「高圧」がポイントになります。気化した部分は、液体に比べて数十倍から1000倍くらい体積が増えます。密閉されていますから、その気体に逃げ場はなく、容器内は高圧になり、その温度での飽和蒸気圧以上には、気化は進みません。 このため、疑問と思われている揮発する量というのが、限定された量となります。 科学現象を理解する上で、開放系なのか、閉鎖系なのは、割と大切なポイントになります。ご質問のケースでは、密閉されているので、日常生活での経験から一度離れて考えてみる必要があります。