蒸気圧・沸点の計算(クラウジウス・クラペイロンの式)
基準の沸点・気圧・モル蒸発熱(気化熱)を入れると、気圧が変わったときの沸点や、決まった温度での蒸気圧を計算します。標高が高い場所でお湯がぬるく沸とうする理由がわかります。
「沸点を求める」ときはkPa、「蒸気圧を求める」ときは℃で入れます
くわしい条件を変える(なくても計算できます)
℃
kPa
kJ/mol
目安の値です(水の値)。ほかの物質の正確な値は、資料で確認してください
計算方法
クラウジウス・クラペイロンの式 ln(P2/P1) = −(ΔH/R) × (1/T2 − 1/T1)(P1・P2は気圧、T1・T2は絶対温度[K]、ΔHはモル蒸発熱[J/mol]、Rは気体定数8.314J/(mol・K))
例:水は1気圧(約101.3kPa)で100℃で沸とうしますが、標高の高い場所では気圧が下がるため、沸点も下がります。気圧が約70kPa(標高3000mくらい)まで下がると、沸点は約90℃になります。
モル蒸発熱は、液体1molを気体に変えるのに必要な熱量で、物質ごとに決まった値です。このツールの既定値(水の約40.7kJ/mol)は目安の値で、ほかの物質を計算するときは、理科年表などの資料で正確な値を確認してください。
出典:クラウジウス・クラペイロンの式(熱力学における気液平衡の基本式)
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よくある質問
標高が高いとお湯の沸点が下がるのはなぜ?
標高が高いところは気圧が低く、蒸気圧がその低い気圧に早く追いつくため、より低い温度で沸とうするからです。
気圧が変わらなければ沸点はどうなる?
基準の気圧と同じなら、沸点は基準の沸点のまま変わりません。
モル蒸発熱はどこで調べる?
理科年表などの資料で、物質ごとの正確な値を確認できます。物質によって大きく異なります。
圧力鍋で温度が高くなるのはなぜ?
ふたを閉めることで内部の気圧が上がり、水の沸点が100℃より高くなるためです。
この式はどんな物質に使える?
液体と気体が平衡している状態(気液平衡)であれば、水以外の物質にも使えます。ただしモル蒸発熱の値を、その物質のものに変える必要があります。