化学化学平衡理科

5分でわかる気液平衡!現象の仕組みを理系学生ライターがわかりやすく解説!

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密閉容器に、精製水と乾燥空気を封入すると、水の蒸発がはじまるぞ。

気液平衡に達する

気液平衡に達する

image by Study-Z編集部

精製水に含まれる水分子が蒸発を続けると、空気中の水蒸気濃度は上昇しますよね。そして、空気中の水蒸気濃度が上昇すると、一部の水分子が再び液相に戻るようになります。このとき、蒸発と凝縮の両方が生じることになりますよ

さらに時間が経過すると、単位時間あたりに蒸発する水分子の数と単位時間あたりに凝縮する水分子の数が一致するようになります。これは、空気中の水蒸気濃度が見かけ上まったく変化しない状態に達したと言えますよね。このように、見かけ上蒸発も凝縮も生じていないようになった状態のことを気液平衡と呼びます。このような実験結果は、エタノールなどの水以外の物質でも観察することができますよ。

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見かけ上変化が生じていないということが重要だ。

気液平衡に関連する身近な現象

ここでは、気液平衡に関連する身近な現象を紹介していきます。具体的な事例と結び付けて学ぶことで、気液平衡のに対する理解は深まりやすくなり、記憶にも残りやすくなるはずです。

先ほど述べた気液平衡の理論や考え方を頭に入れて、記事を読み進めてみてください。それでは、説明をはじめます。

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気液平衡の具体例には、どのような現象があるだろうか。

ペットボトル内の水滴

image by iStockphoto

お茶やジュースの入ったペットボトルに振動などが伝わらないように置いておくと、示した写真のようにペットボトルの上部に細かい水滴が付着し、白色にくもることがありますよね。この現象は気液平衡を用いて説明することができます。

ペットボトル内のお茶やジュースに含まれている水分子の一部が蒸発した後に、気液平衡に達することで再び液体に戻るのです。そのときに、お茶やジュースの液面に凝結するのではなく、ペットボトルの面に凝結するので水滴が付着するのですね。一方、ペットボトルの外側の面に水滴が付着する場合もあります。結露のことですね。ですが、この現象は気液平衡には直接関係ありません

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