この問題なのですが、解説に、27℃から100℃は全て液体と書いてあります。液体と気体の共存ではないのはなぜでしょうか?

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1017807

2026-03-04 09:00

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中身が水だけの場合、100℃以下では平衡蒸気圧が外圧の1.013×10⁵Paより低いので、気体になろうとしても、押しつぶされて水のままです。

従って、気体と液体の混合ではなく液体だけの状態となります。

一方、100℃になると、水が全て気体になり、そこから温度が上がると、気体の状態方程式に従う体積になります。



なお、100℃の時には、周りから加熱された分だけ、水が水蒸気になるので、時間的には徐々に体積が増えるのですが、温度はずっと100℃なので、横軸が温度の場合、100℃で体積が一気に増える図になります。



<余計なお世話の話>

この容器の図は問題があります。

1.8gの水蒸気は100℃で3Lを超えます。

1.8gの水が図に示すほどの量もある小さい容器なら、ピストンは吹っ飛んでしまうでしょう。



<おまけ>

こっちは大事な話です。

気相に水以外(例えば空気)があれば、平衡蒸気圧に相当する分圧になるように蒸気を上げます。水蒸気が他の気体と一緒になって外圧を支えますので、100℃以下でも温度が上がるに従い気相の水蒸気が増え、徐々に体積が増えます。



水だけの場合と、他の気体がある場合としっかり分けて考えなければなりません。

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