密閉した液体に圧力をかけることで温度が変化する！！

化学変化の勉強は高校時代に面白くもあり、つまづいた時間にもなっていました。実際の科学として結び付けて学ぶ時間ではなかったからでしょうね。液体と圧力との関係が温度に影響することも、実際の生活に、実はよく出てきているようです。

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液体の膨張圧力で温度を認識できる

液体で封入された密閉容器内では温度の差によって液体が膨張収縮をしています。
この原理を利用して温度センサー部と圧力計の間を毛細管で接続します。
この毛細管の端しには圧力計が付いていて液体の膨張圧力を検出して温度と認識できるようにしたものです。
・・・・と言う構造から
①・・・電気が不要な温度計が出来ます。
②・・・危険物なとどの温度を遠隔指示できます。
③・・・日々の暮らしでは室内温度計のサーモスタットなどに使われています。
④・・・日々の暮らしと言うより、もっぱら工業用に広く使われています。

引用元-圧力温度計は日々の暮らしのなかでどういったことに使われていますか？ – 液… – Yahoo!知恵袋

密閉された液体の圧力が異常に高くなるとき～温度上昇に注意～

液体の温度変化における圧力上昇

密閉された液体が温度上昇によって、圧力が異常に高くなるのを知っていますか？
水の場合でも、20℃から30℃に温度が上昇するだけで、約6MPaの圧力上昇がおきる
とされています。40℃で12MPaだそうです、恐ろしいですね。

ストップバルブ、逆止弁、等で配管内に密閉された液体が、外気温度の変化により
内部の液体の温度も上昇・膨張し、最後には漏洩してくる事故例がある。
以前にニュースで、アンモニア密閉タンクからの漏洩事故が報告されていたが
危険な薬品を扱う場合には、注意が必要である。
危険物の取扱でも、容器内に危険物を満液で保存することを禁じています。

引用元-プラント　エンジニア　プロセス　化学工学

液体に圧力を加えて温度上昇させる！！

液体でも圧力を加えて体積変化が起これば温度が上昇するでしょう。タダ体積変化がどれくらいか、圧縮に必要な時間はどれくらいかが問題になるでしょう。固体や液体は気体に比べて熱伝導率が高いです。比熱も大きいです。高圧容器も熱伝導率がよいと思われます。断熱条件と高圧条件をどうやって実現するかが問題になるでしょう。

理科年表には液体の圧縮率の値が載っています。この数字がそのまま使えるわけではないと思いますが参考にしてみて下さい。ちょっと単位は読みとりにくいです。

引用元-液体を加圧した時の温度 – BIGLOBEなんでも相談室

液体分子から気体分子に～圧力と温度の関係～

液体分子が液面から飛び出す現象を蒸発といいます。蒸発をモデルで考えてみましょう。温度が一定であれば，単位時間に液面から飛び出す分子の数は一定です。いま，単位時間に２個の分子が液面から飛び出すとしましょう。ところが，密閉された容器内では，気体分子が増えてきます。もちろん気体分子による圧力も大きくなります。それは後で考えるとして，気体分子が増えるということは，確率的に液面に衝突して液体分子にもどる数も増えるということですね。

引用元-第９１章　状態変化と蒸気圧

水蒸気～圧力や温度で変化するしくみ

結露は、空気がより低い温度の物質に触れたときに、水蒸気の温度が下がり、ものの表面に水滴として現れる現象です。

空気中に含むことができる水蒸気の量は、温度や圧力で変化します。とはいえ、大気の圧力は1気圧と一定なので、温度によって変わるといえます。たとえば、空気1立方メートル中に含むことができる水の量は、25℃のときは約26.1gですが、10℃になると10.14gが限界です。

引用元-梅雨の結露と暑さへの対策はどうしたらいい？ （SBクリエイティブOnline） – Yahoo!ニュース BUSINESS

まとめ

液体と圧力の関係は、実験すると面白そうですね。温度上昇に気を付けながら、やってみたくなりました。機会があれば、ぜひ、もっともっと科学に触れる機会を作りたいです。

twitterの反応

その固体それぞれの一定の温度を臨界温度と言います。また、臨界温度以下で、気体を液体に変化させるのに要する圧力のことを臨界圧力と言います。
温度が下がれば、臨界圧力も小さくなります。

— cyberぺづ (@poissonfille) September 2, 2015

https://twitter.com/PRlNTEMPS_/status/643079160227737600

Q.実在気体が理想気体に近づく温度と圧力の条件は、高温、低圧とあったのですが、何故高温低圧なのですか？
A.、低温高圧だと、気体は、液体や固体になりやすい、
そうなるとボイルシャルルの法則もなくなる。
高温低圧だと、気体がより気体らしくいる→振る舞いも
理想気体らしい

— 化学Ⅰ・Ⅱbot (@masukinngu3) September 13, 2015

物質の状態（固体、液体、気体）は圧力と温度によって決まります。1気圧のもとでは、水は0.00度以下になると固体になり、99.974℃になると気体になります。気圧を上げると、水は99.974℃でも沸騰しなくなりますが、逆に圧力を下げると、99.974℃未満でも沸騰してしまいます。

— お水 (@water_362) September 15, 2015

気体の液体への溶解度は圧力が高く、温度が低いほど大きくなる。ヘンリーの法則→一定温度では一定量の溶液に溶ける気体の物質量は気体の圧力に比例する

— 化学Ⅰ・Ⅱbot (@masukinngu3) September 15, 2015

《ヘンリーの法則》
一定温度のとき、一定量の液体に溶ける気体の質量は液体に接しているその気体の圧力に比例する。

《ボイル・シャルルの法則》
一定質量の気体の占める体積は圧力に反比例し、絶対温度に比例する。

— 基礎知識編 (@i_yukun) September 16, 2015

物質はそれを取り巻く条件（温度、圧力）が変われば、固体、液体、気体の状態となる。これを物質の三態という。一般的には20℃を普通の温度、1気圧を普通の圧力と見なし、常温常圧という。

— cyberぺづ (@poissonfille) September 17, 2015

その固体それぞれの一定の温度を臨界温度と言います。また、臨界温度以下で、気体を液体に変化させるのに要する圧力のことを臨界圧力と言います。
温度が下がれば、臨界圧力も小さくなります。

— cyberぺづ (@poissonfille) September 17, 2015

問題は物質の濃度、もっと別の言い方をすれば気圧なのだが、圧力関係なしに液体だと物質の濃度が一気に増える。それにより絶対的な熱量は大きく変化する。70度以上のお湯に浸かれば火傷はまちがいなしだが、サウナの温度も同じぐらい。だけど火傷するわけではない。これがイメージしやすいかと。

— んぱんぱ (@crayonmarch) September 17, 2015

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