解決済み
高校化学の気体の問題で、
大気圧が1.0×10の５乗で、蒸気圧が1.0×10の4乗であるときに、解答では気体が気液平衡であり、それをもとに蒸気の物質量を求めていたのですが、外圧が蒸気圧を超えるならすべて液体になるんじゃないんですかね
温度は一定です。
ベストアンサー
ある温度での飽和水蒸気圧が1.0×10^4[Pa]で、大気圧が1.0×10^5[Pa]という問題設定で、よろしいでしょうか
質問者のおっしゃるように、飽和水蒸気圧を超えれば気体が凝縮して、容器の底には液体がたまります。ただ、こういう問題の時、理科ではよくありますが、「凝縮された液体によって容器全体が満たされることはないほど大きい容器」であることを前提としています。つまり、多量に凝縮が起きても、一部の空間が開いているため、気体の体積を考えることができるわけです。
従って、今回の場合、飽和水蒸気圧を大気圧が超えているので、凝縮が起きており、その時の蒸気圧は飽和水蒸気圧と等しく、1.0×10^4[Pa]となりますので、それをもとに蒸気の物質量を求めることになります。
ただ、物凄く厳密な解法を行うなら、次のような解法になります。難関大学の入試問題だと、こっちの方法で解かないと駄目なこともあります。
①設定された温度下で、「気体が凝縮しておらず、全て蒸気として存在できていいる」と仮定し、その時の蒸気圧を計算する。
②その蒸気圧が設定された温度下での飽和水蒸気圧を超えていれば、「飽和水蒸気圧＝蒸気圧」となる。飽和水蒸気圧を超えていなければ、計算された蒸気圧をもそのまま答えとしてよい。
飽和蒸気圧で大気圧と釣り合うことができず、気液平衡の状態だと飽和蒸気圧をとり続けるしかないから、平衡がずっと凝縮のほうに傾き、すべて凝縮してしまうと思ったのですが、圧力がつりあわないまま終わることってあるんですか？
もとの問題は、ある模試の問題で、この問題はあまり主題ではなく、あまり厳密に状態が書かれておらず、ただ大気圧と釣り合っているものとすると書かれていました。公式の解答だと飽和蒸気圧で体積を文字でおいて、物質量を求めていたのですが、なぜそうなるのかが分からず、質問させていただきました。