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蒸気圧(じょうきあつ)

一つ物質を取りあげると、任意の温度に対して、その物質の気体が液体状態あるいは固体状態と平衡になるような圧がある。この圧が、その物質のその温度での蒸気圧と呼ばれる。

ある物質の液体の周囲で、その物質の分圧が液体の蒸気圧に等しいとき、その液体は気液平衡の状態にある。温度を下げると蒸気は液体に凝結する。逆に温度を上げると液体は沸騰する(蒸気になる)。つまり、どんな圧のもとでも、ある物質の沸点はその物質の液体状態での蒸気圧が周囲の気体での分圧に等しいような温度である。

水の蒸気圧は以下の通り

ある物質の固体の周囲で、その物質の分圧が固体の蒸気圧(昇華圧)に等しいとき、その固体は固気平衡の状態にある。温度を下げると蒸気は固体に昇華する。逆に温度を上げると固体は蒸気に昇華する。つまり、どんな圧のもとでも、ある物質の昇華点はその物質の固体状態での蒸気圧が周囲の気体での分圧に等しいような温度である。

注意したほうがよいのは、液体状態での蒸気圧は普通、同じ物質でも、固体状態での蒸気圧と異なるということだ。液体状態での方が固体状態でよりも高い蒸気圧となるような温度では、液体は蒸発し、蒸気は昇華して固体になる。つまり、液体は凝固していくわけだ。液体状態での方が固体状態でよりも低い蒸気圧となるような温度では、固体は気体に昇華し、気体は液体に凝結する。つまり、固体は融解していくわけだ。この二種類の蒸気圧が等しいような温度では、液体と固体の間で平衡が成り立つ。この温度を融点と呼ぶ。

ラウールの法則やクラウジウス-クラペイロンの式が、液体混合物の蒸気圧を近似的に決める。

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