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出典(authority):フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』「2015/07/06 02:19:59」(JST)
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蒸気圧（じょうきあつ、英語：vapor pressure）、あるいは平衡蒸気圧（へいこうじょうきあつ、英語：equilibrium vapor pressure）とは、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力のことである。ある物質のある温度での蒸気圧は一意に決定される。
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蒸発する（蒸気になる）。物質の沸点とは、その物質の液体状態での蒸気圧が外圧に等しくなる温度である。
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。物質の昇華点とは、その物質の固体状態での蒸気圧が外圧に等しくなる温度である。
同じ物質でも、液体状態での蒸気圧と固体状態での蒸気圧は異なっている。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ため、液体は凝固していく。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ため、固体は融解していく。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ち、この温度を融点と呼ぶ。
液体混合物の蒸気圧は、ラウールの法則やクラウジウス-クラペイロンの式によって近似的に決定される。
目次
- 1 水の蒸気圧
- 2 蒸気圧の例
- 3 気象学における意味
- 4 曲面上の蒸気圧
- 5 出典
- 6 関連項目
水の蒸気圧
水の蒸気圧を縦軸、温度を横軸に取ったグラフ。水は通常 100
°C において沸騰し、その時の蒸気圧は 760 Torr (101.325 kPa) の標準的な大気圧に等しい。
全ての液体と同様、蒸気圧が周囲の気圧まで達すると水は沸騰する。本質的に、より高度が高い場所ではより気圧が低くなるため、水はより低い温度で沸騰する。気圧と水の沸点の関係はアントワン式によって近似される。
または、
温度Tb はセルシウス度 ℃ における沸点であり、圧力P の単位は Torr である。
各温度における水の蒸気圧を以下の表に示す：
|
蒸気圧 |
| 0 ℃ |
6 hPa |
| 10 ℃ |
12 hPa |
| 20 ℃ |
23 hPa |
| 30 ℃ |
42 hPa |
| 40 ℃ |
74 hPa |
| 80 ℃ |
475 hPa |
| 90 ℃ |
701 hPa |
| 100 ℃ |
1013 hPa |
| 110 ℃ |
1432 hPa |
| 120 ℃ |
1989 hPa |
| 130 ℃ |
2710 hPa |
| 140 ℃ |
3631 hPa |
| 150 ℃ |
4791 hPa |
蒸気圧の例
以下の表は蒸気圧を昇順に並べた様々な物質のリストである。
| 物質 |
蒸気圧
（SI単位系） |
蒸気圧
（バール） |
蒸気圧
（水銀柱ミリメートル） |
温度 |
| タングステン |
100 Pa |
0.001 |
0.75 |
3203 ℃ |
| エチレングリコール |
500 Pa |
0.005 |
3.75 |
20 ℃ |
| 二フッ化キセノン |
600 Pa [1] |
0.006 |
0.18 |
25 ℃ |
| 水 (H2O) |
2.3 kPa |
0.023 |
17.5 |
20 ℃ |
| プロパノール |
2.4 kPa |
0.024 |
18.0 |
20 ℃ |
| エタノール |
5.83 kPa [2] |
0.0583 |
43.7 |
20 ℃ |
| メチルイソブチルケトン |
26.48 kPa |
0.2648 |
198.62 |
25 ℃ |
| フロン113 |
37.9 kPa |
0.379 |
284 |
20 ℃ |
| アセトアルデヒド |
98.7 kPa |
0.987 |
740 |
20 ℃ |
| ブタン |
220 kPa |
2.2 |
1650 |
20 ℃ |
| ホルムアルデヒド |
435.7 kPa |
4.357 |
3268 |
20 ℃ |
| 硫化カルボニル |
1.255 MPa |
12.55 |
9412 |
25 ℃ |
| プロパン |
2.2 MPa |
22 |
16500 |
55 ℃ |
| 酸素 (O2) |
54.2 MPa |
542 |
407936 |
20 ℃ |
| 窒素 (N2) |
63.2 MPa |
632 |
475106 |
20 ℃ |
気象学における意味
気象学における蒸気圧という用語は、たとえそれが平衡に達していなかったとしても空気中の水蒸気の分圧を意味するのに用いられ[3]、平衡蒸気圧はそのように記述される。気象学者もまた、大気中の水のしずくと微粒子の大きさおよび形を考慮する平衡蒸気圧と区別するために、通常より高い水もしくは塩水の平衡蒸気圧を言及するために飽和蒸気圧という用語を用いる[4]。
曲面上の蒸気圧
液滴など、液面が曲率を持つ場合、蒸気圧pd は表面張力の影響を受け、次のトムソン・ギブスの式（en:Ostwald–Freundlich equation）で与えられる[5]。ケルビン方程式も参照。
ここで
- ps ：平面上の飽和蒸気圧
- γ：表面張力
- M ：分子量
- a ：半径
- ρ：密度
- R ：気体定数
- T ：温度
- vm ：分子容
- k ：ボルツマン定数
である。
出典
- ^ Melita Tramšek, Boris Žemva (2006). "Synthesis, Properties and Chemistry ofXenon(II) Fluoride" (pdf). Acta Chim. Slov 53: 105–116. Retrieved 2011-4-23.
- ^ “Saturated vapor pressure calculation”. DDBST.com. 2011年4月23日閲覧。
- ^ “Glossary”. アメリカ気象学会. 2011年4月23日閲覧。
- ^ Steven M. Babin, MD, PhD. “A Brief Tutorial”. 2011年4月23日閲覧。
- ^ 高橋幹二、日本エアロゾル学会編、 『エアロゾル学の基礎』 森北出版、2003年、165頁。ISBN 4-627-67251-9。
関連項目
|
気象の要素と指標 |
|
| 温度・湿度 |
気温（乾球温度） • 湿球温度 • 露点温度 • 温位 • 相当温位 • 相当温度 • 気温減率（気温傾度） • 湿度（相対湿度） • 絶対湿度 • 湿数 • 蒸気圧 • 混合比 • 比湿 • 海水温
|
|
| 圧力・風 |
大気圧 • 気圧傾度 • 風向 • 風速（風力） • 渦度 • 大気安定度（CAPE • CIN • SSI ...）
|
|
| 降水・雲 |
降水量 • 積雪量 • 降雪量 • 雲形• 雲量 • 雲高
|
|
| その他 |
日射量 • 日照時間 • 太陽放射 • 視程 • 滑走路視距離 • 天気
|
|
| 実用分野 |
体感温度 • 快適性指標（不快指数 • WBGT • ET • OT • PMV • MRT...） • 実効湿度
|
|
UpToDate Contents
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Japanese Journal
- R 347mccの飽和蒸気圧力および飽和液体密度の測定
- 田中 勝之
- 日本冷凍空調学会論文集 = Transactions of the Japan Society of Refrigerating and Air Conditioning Engineers 31(3), 305-310, 2014
- NAID 40020223943
- 田中 勝之
- 日本冷凍空調学会論文集 = Transactions of the Japan Society of Refrigerating and Air Conditioning Engineers 31(1), 11-17, 2014
- NAID 40020052610
Related Links
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- 飽和水蒸気圧と水蒸気量の計算 水蒸気圧には気温で定まる最大値があり、この値を超える圧力では水蒸気の状態で存在できません。この最大値を飽和水蒸気圧といいます。このページではTetens(1930)の式 E(t)=6.11×10^(7.5t/(t+237.3)
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★リンクテーブル★
[★]
- 英
- atmospheric pressure, atmosphere, atm
- 同
- 大気圧
- 関
- 大気、気圏、雰囲気、圧力
- 1気圧 = 760 mmHg ≒ 760 torr
[★]
- 英
- vapor、vapour、steam
- 関
- 水蒸気
[★]
- 英
- pressure
- 関
- 圧力