水の状態図を読み取ろう 目標は超臨界流体 その2 | Strange Chameleonの頭の中

Strange Chameleonの頭の中

塾の講師という職業から、中高生にも知ってほしい雑学やニュースを上げていきたいと思います。
何か疑問に思うこと、詳しく知りたいことがあればコメントを残してください。そのことをテーマに記事を書いていきたいと思います。

前回は状態変化について説明しました。

リンクはこちら → 状態変化

では状態図を見ていきましょう。

状態図とは温度、圧力によって物質がどのような状態で存在するかを表した図です。

横軸に温度、縦軸に圧力をとります。
まずは水の状態図を見ていきましょう。

水の状態図

左から順に 固体、液体、気体と書かれています。
その領域では物質はその状態で存在しますよ、と示しているわけです。

1気圧と書いてある点線(横)を左から見ていきましょう。
標高0mでは大体1気圧です。つまり、私たちが暮らしている所の気圧です。

緑線と0℃のところでぶつかっています。
つまり1気圧では0℃で 固体→液体 (氷→水) になることを示しています。

そのまま右に進むと黒い曲線にぶつかります。
そこの温度は100℃。
つまり1気圧では100℃で 液体→気体 (水→水蒸気) になることを示しています。
100℃で沸騰するということですね。



応用です。
山の上ではご飯がおいしく炊くことができません。なぜでしょう??

標高が高いところでは気圧は下がります。
富士山山頂では大体 0.65気圧くらいです。

富士山の沸点

今度は 0.65 気圧 の赤点線を見てください。
すると、さっき100℃だった所より左側で黒線とぶつかることが分かると思います。

つまり0.65気圧では約90℃で 液体→気体 (水→水蒸気) になることを示しています。

沸騰する温度が低い。

だからご飯は美味しく炊けないんです。



水が氷ったり、沸騰したりする温度は気圧によって変わるということが分かります。

状態図の見方はわかりましたか??



次は二酸化炭素の状態図を見ていきたいと思います。