Question

れもん

青で囲んだグラフについて質問です！
蒸気圧曲線の上の部分は液体と気体が共存している状態だと思うのですが、なぜ理想気体の状態方程式で求めたグラフが蒸気圧曲線の上の部分に来るのですか？🙇🏻‍♀️

049
26+
蒸気圧
水 0.30mol を 101の容器に入れて,加熱し
た。右図は水の蒸気圧曲線である。 気体は理
想気体、気体定数は8.3 × 10°Pa・L/ (mol.
K), 水の体積は無視できるものとし、次の(1),
(2)に答えよ。
(1)60℃における水蒸気の圧力 (Pa) を有効
数字2桁で求めよ。
圧
1.013
1.00
0.80
0.60
〔×10 Pa] 0.40
0.20
0
月
B
M
1回目
2回目
月
日
0 20 40 60 80 100
温度 [℃]
(2)100℃では容器内の水はすべて蒸発できるか。理由を説明して答えよ。
(長岡技術科学大)

蒸気圧の値は,その温度における気体の圧力の最大値である。 もし仮に、こ
の値を超える圧力になると,一部凝縮し, 気液平衡となる。
今、仮に0.30molの水がすべて蒸発して気体として存在するとする。温度を
t[℃] 水蒸気の圧力をP仮とすると, 理想気体の状態方程式 (PV=nRT)より、
nRT 0.30mol x 8.3 × 103 Pa・L/(mol・K) × (t+273) (K)
Px=
V
10 L
=249(t+273) 〔P〕 ・・①
t = 0~100℃まで変化させると, P仮は次のように変化する。
t[°C]
0
20
40
60
80
100
P (×105Pa)
0.679 0.729 0.779 0.829 0.878 0.928...
これを蒸気圧曲線にかきこむと次のようになる。
1.013、
1.001
0.80
圧力
0.60
[×10『Pa] 0.40
0.20
「交点の温度
0
約97℃]
0
20 40 60 80 100
温度 [℃]
www
P仮の値が蒸気圧の値を超えると一部凝縮し, 0~97℃までは気液平衡となる。
そこで、実際の水蒸気の圧力は蒸気圧曲線にそって変化し, 97℃でちょうど液
体がなくなる。 97℃以上では水はすべて気体であり, P仮と一致し、 ①式にそっ
直線的に変化する。
1.013、
1.001
圧力
0.80
0.60
(X105Pa] 0.40
0.20
0
-約 97℃
0
20 40 60 80 100
温度 [℃]

蒸気圧曲線