水と水蒸気の体積比

綾瀬個別指導学院（講師編）です。

今回は、水と水蒸気の体積比についてです。








水から水蒸気に変わると、体積は水の約1700倍になると言われています。なぜそうなるのか確かめてみましょう。


考えやすくするために、標準状態（0℃, 1atm）で1molの水を沸騰させて水蒸気にします。このときの水の質量は18gになります。（水の分子量が18より）

水の場合、体積は1gあたり10^-6㎥（1㎤）ですから、18gなら 18×10^-6㎥になります。


次に、水蒸気の体積を求めます。求めるには理想気体の状態方程式を用います。100℃, 1atmで1molの水蒸気の体積Vは、pV=nRTより
　　　　　V=1×8.3×(100+273)/1.013×10^5
  　　　　　≒31×10^-3㎥
（ただし、1atm=1.013×10^5Pa, 気体定数R=8.3J/(mol･K)とします）
になります。

実際は、100℃になると体積は若干膨張しますが、ほぼ同じなので18gの水が水蒸気になったと仮定しています。


最後に、体積比を求めると
31×10^-3/18×10^-6≒1722
となります。











確かに、水から水蒸気に変わると、体積は約1700倍になることがわかります。

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