状態図(三重点・臨界点)
着眼点横軸温度・縦軸圧力の図で、3本の線(融解曲線・蒸気圧曲線・昇華圧曲線)に囲まれた領域が固体・液体・気体。点がどの領域にあるかで状態が決まる。
- 三重点: 3本の線が交わる点。固体・液体・気体が共存する。
- 臨界点: 蒸気圧曲線の端。これより高温・高圧では液体と気体の区別がない(超臨界流体)。
- 水の融解曲線は左に傾く(圧力を上げると融点が下がる)。氷のほうが液体の水より密度が小さいため。多くの物質は右に傾く。
例題
1
二酸化炭素の三重点の圧力は約 5.1\times10^5\ \mathrm{Pa} である。大気圧(1.0\times10^5\ \mathrm{Pa})でドライアイスを放置すると液体を経ずに気体になる理由を述べよ。
解答
大気圧は三重点の圧力より低いので、その圧力の水平線は液体の領域を通らず、固体から直接気体の領域に入る。よって昇華する。
確認問題
1
氷に圧力をかけると融けやすくなるのはなぜか(状態図の言葉で)。
答え
水の融解曲線は左に傾いているので、圧力を上げると融点が下がり、同じ温度でも液体の領域に入るから