化学

気圧が下がると沸点も下がる?圧力と沸点の関係を理系ライターがわかりやすく解説

よぉ、桜木建二だ。標高3600m以上ある富士山山頂でお湯を沸かすと、87℃で沸騰してしまう。言わずと知れた豆知識。

また、圧力鍋でお湯を沸かすと逆に100℃を超えても沸騰しない。圧力鍋の中では「100℃以上の水」が存在できるわけだ。

このように圧力、気圧が変わると沸点も変わってしまう。この記事では、その理由について理系ライターR175と解説していくぞ。

解説/桜木建二

「ドラゴン桜」主人公の桜木建二。物語内では落ちこぼれ高校・龍山高校を進学校に立て直した手腕を持つ。学生から社会人まで幅広く、学びのナビゲート役を務める。

R175

ライター/R175

関西のとある理系国立大出身。エンジニアの経験があり、身近な現象と理科の教科書の内容をむずびつけるのが趣味。教科書の内容をかみ砕いて説明していく。

1.圧力と沸点

image by iStockphoto

普段、(ほぼ)大気圧下にいる私たちにとって水が100℃で沸騰するのは「当たり前」のことですが、気圧が変わるとそうではなくなってしまう。

そのため以下のような現象が起こるのです。

・気圧の低い富士山山頂ではお湯は100℃まで到達せず蒸発。

・圧力鍋ではスープの沸点が高いため、高温にしても沸騰しにくい。

気圧が高いほど沸点も高く、気圧が低いほど沸点も低くなります。

なぜでしょうか。「気圧」および「沸騰」について理解すればそうなる理由がうなずけますよ。

2.「圧力」と「気圧」について

そもそも、圧力、気圧って何でしょう。

圧力とは何かが何かを「圧(お)す」力。力とほぼ同じ意味で異なるのは表し方のみ。力を作用面の面積で割り算しているだけです。

気圧は字のまんま「気体」の「圧力」。固体から作用する場合も、液体から作用する場合も、気体から作用する場合もすべて「圧力」ですが、気体から作用するものを特に「気圧」と呼んでいるのです。

以上、まとめると気圧は「気体」が「圧してくる」力。

気圧の発生

気圧の発生

image by Study-Z編集部

気圧は「気体粒子」が圧してくる力。そのような力はどうやって発生するのか?

気体の構成要素はいたってシンプル。イラストのように気体分子が無数にふわふわと存在しています。ふわふわと自由に浮かんでいたら、そのうち隣同士でぶつかりますね。ぶつかるということは圧し合う力が発生しますね。

そう、気体粒子がぶつかり合って、圧しあいへし合いすることで発生する力こそが「気圧」の正体。

気圧が高い状態とは、この気体粒子が密に存在している時。

気圧が高いと

気圧が高いときは、気体粒子が互いに圧しあいへし合いしてますから、基本的に周囲の物質を追い出そうとします。

気体粒子が満員状態ですから、当然といえば当然。

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気体中には、気体分子がふわふわと浮いていて、それらがぶつかることで発生する力が気圧だ。

気圧が高いときは、気体粒子が過密状態だとイメージしてくれ。

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