沸点の定義

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物質の沸点は、液体状態の物質と平衡状態にある蒸気圧が外圧と等しくなる温度として定義されます。これは、子供の頃に教えられたこととは異なり、物質には単一の沸点がないことを意味します。たとえば、水の沸点は液体の外部圧力に依存するため、常に 100 °C とは限りません。

実際、外圧が正確に 1 気圧の場合、水は 100°C でのみ沸騰します。

沸点でないものは?

液体の沸点の実際の定義をすでに明確にしているという事実にもかかわらず、別の非常に広範な定義があることに注意する必要がありますが、それは完全に間違っています. これは、液体が気体に変化する温度、または液体から気体に相変化する温度が沸点であるという考え方です。

この考えは、水が沸点まで加熱されると沸騰し始め、完全に蒸発するまで続くという日常の経験に基づいています。しかし、これらの観察が間違った結論に導く理由はいくつかあります。

以下では、この定義が間違っている理由を説明し、沸点に関連する 2 つの追加の概念も提供します。

沸騰と蒸発

多くの人が沸点について間違った考えを持っている主な理由は、沸騰を蒸発または気化のプロセスと混同しているためです. 実際、両方のプロセスには、液体状態から気体状態へのステップが含まれます。ただし、主な違いは、蒸発または気化が任意の温度で常に発生するプロセスであることです。洗濯後、干しただけで衣類が乾くのは蒸発が原因です。簡単に確認できるように、濡れた衣服は、日陰ではなおさら、天日干しでは水の沸点に達しません。

蒸発は一般的に表面現象と考えられており、例えばガラスに同じ量の水が入っている場合よりも、広い面に水を広げた場合の方が速く蒸発します。

一方、沸騰プロセスは、液体の中で沸騰が壊れて水蒸気の泡が形成される瞬間として理解され、表面現象ではなく質量現象です。沸騰中、大気圧に等しい内部圧力が崩壊することなくその圧力に耐えることができる蒸気泡が生成される。実際、これらの気泡の圧力は、実際には大気圧よりもわずかに高くなります。これは、気泡の上にある液体の柱の圧力にも耐えなければならないためです。

そのため、沸騰中に液体全体に気化の小さなポケットが形成され、そうでなければ表面でのみ発生する気化プロセスが大幅に高速化されます。

標準および標準沸点

先ほど見たように、液体の沸点は圧力によって変化します。通常、外圧が低いほど沸点は低くなります。これは、蒸気圧が外圧に達するのに必要な温度上昇が少なくなるためです。

では、なぜ水は 100 °C で沸騰すると言われているのでしょうか? そして、さまざまな物質の沸点が報告されている表全体を見つけることができるのはなぜですか?

その理由は、各物質に固有で特徴的な値を参照する沸点の定義が 2 つ追加されているためです。通常沸点と標準沸点について話しています。

標準沸点の定義

標準沸点は、外圧が 1 気圧のときの物質の沸点として定義されます。したがって、すでに提示されている沸点の概念を考えると、通常の沸点は、液体の蒸気圧が 1 気圧に等しくなる温度として定義できます。

この定義が沸点が決定される圧力を指定するという事実は、各物質が 1 つの標準沸点しか持たないことを保証します。ですから、水の沸点が 100 °C であるというのは間違いです。水の通常の沸点は 100 °C です。物理的および化学的性質の表にある沸点の大部分は、実際には通常の沸点です。

標準沸点の定義

長年にわたり、1 気圧が標準大気圧と考えられていました。ただし、圧力単位としての大気は、他の単位系の圧力単位の整数倍または約数に対応しないため、異なる単位系への変換に関連するいくつかの欠点があります。たとえば、1 atm は 101.325 または 1.01325 に相当します。一方、bar は圧力の単位であり、その値は 1 気圧の値と非常に似ていますが、国際単位系の圧力の単位である 100,000 または 10 5 Pa を正確表します。

わずかな違いと大気圧の代わりにバーを使用する利点を考慮して、現在、標準圧力は 1 バールと見なされ、1 気圧の圧力は常圧に改称されました。過去に 1 気圧で測定された特性の多くは、現在 1 バールで報告されており、標準量と呼ばれることがよくあります。とは言っても、標準沸点は、1 bar または 10 5 Paの圧力における物質の沸点として定義されます. これは、標準沸点が物質の蒸気の圧力が変化する温度であると言うことと同じです. 1 バーに達します。

参考文献

専門用語集。(2017 年 6 月 12 日)。通常の沸点 [通常の沸点] (化学) . https://glosarios.servidor-alicante.com/quimica/punto-de-ebullicion-normal

Ondarse Álvarez, D. (2021 年 7 月 15 日)。沸点 – 概念、計算方法、および例。コンセプト。https://concepto.de/punto-de-ebullicion/

STREPHONSAYS。(nd)。標準沸点と標準沸点の差https://en.strephonsays.com/normal-boiling-point-and-standard-boiling-point-11457

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Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
(Licenciado en Química) - AUTOR. Profesor universitario de Química. Divulgador científico.

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