この教材で学ぶこと
到達目標
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蒸発と沸騰の違いを説明できる
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蒸気圧と飽和蒸気圧の意味を理解できる
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沸騰が起こる条件を説明できる
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外圧が下がると沸点が下がる理由を説明できる
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蒸気圧曲線の基本的な見方を理解できる
1
蒸発とは
蒸発とは、液体の表面から分子が飛び出して気体になる現象です。
蒸発は、沸点より低い温度でも起こります。
たとえば、水たまりが自然に乾くのは、水が表面から少しずつ蒸発しているためです。
液体中の分子はすべて同じ速さで動いているわけではなく、一部のエネルギーの大きい分子が表面から飛び出します。
温度が高いほど、エネルギーの大きい分子が増えるため、蒸発しやすくなります。
蒸発のポイント
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項目
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内容
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起こる場所
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液体の表面
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起こる温度
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沸点以下でも起こる
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温度の影響
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高温ほど起こりやすい
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例
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水たまりが乾く、洗濯物が乾く
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確認ポイント
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蒸発が液体表面で起こる現象であることを説明できる
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蒸発は沸点以下でも起こることを理解できる
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2
蒸気圧とは
蒸気圧とは、液体から蒸発した蒸気が示す圧力です。
密閉容器に液体を入れると、液体から分子が蒸発して気体になります。
一方で、気体になった分子の一部は液体に戻ります。
やがて、蒸発する速さと凝縮する速さが等しくなると、気液平衡になります。
このときの蒸気が示す圧力を、飽和蒸気圧といいます。
確認ポイント
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蒸気圧が蒸気による圧力であることを説明できる
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飽和蒸気圧が気液平衡での蒸気圧であることを理解できる
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3
飽和蒸気圧
飽和蒸気圧とは、ある温度で液体と蒸気が平衡にあるときの蒸気圧です。
飽和蒸気圧は、温度が高くなるほど大きくなります。
温度が上がると、液体分子の運動が激しくなり、蒸発しやすくなるためです。
物質によって飽和蒸気圧の大きさは異なります。
飽和蒸気圧が大きい物質ほど、蒸発しやすく、揮発性が高いといえます。
飽和蒸気圧の特徴
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特徴
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説明
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温度が高いほど大きい
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分子が蒸発しやすくなる
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物質によって異なる
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分子間力の強さなどが関係する
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大きいほど揮発しやすい
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気体になりやすい
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確認ポイント
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飽和蒸気圧が温度とともに大きくなることを説明できる
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飽和蒸気圧が大きい物質ほど揮発しやすいことを理解できる
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4
沸騰とは
沸騰とは、液体の内部からも気泡が発生して、液体全体で気化が起こる現象です。
蒸発は表面で起こりますが、沸騰は液体の内部でも起こります。
液体の飽和蒸気圧が外圧と等しくなると、液体内部で気泡が安定して発生できるようになります。
このとき液体は沸騰します。
つまり、沸騰の条件は、飽和蒸気圧 = 外圧 です。
蒸発と沸騰の違い
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現象
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起こる場所
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起こる温度
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蒸発
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液体の表面
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沸点以下でも起こる
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沸騰
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液体の内部と表面
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飽和蒸気圧が外圧に等しい温度
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確認ポイント
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沸騰が液体内部からも起こる気化であることを説明できる
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沸騰の条件が飽和蒸気圧=外圧であることを理解できる
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5
沸点
沸点とは、液体が沸騰する温度です。
1気圧のもとでの沸点を、標準沸点または通常の沸点として扱うことがあります。
水の沸点は1気圧で100℃です。
ただし、沸点は外圧によって変わります。
外圧が低いと、低い温度でも飽和蒸気圧が外圧に等しくなるため、沸点は下がります。
外圧が高いと、沸点は上がります。
外圧と沸点
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外圧
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沸点
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例
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低い
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下がる
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高山では水が100℃より低く沸騰する
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1気圧
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水は100℃
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標準的な条件
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高い
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上がる
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圧力鍋では水が100℃より高温になる
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確認ポイント
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沸点が外圧によって変わることを説明できる
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外圧が低いと沸点が下がる理由を説明できる
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6
高山で水が低温で沸騰する理由
高山では、大気圧が平地より低くなります。
沸騰は、液体の飽和蒸気圧が外圧と等しくなったときに起こります。
外圧が低いと、飽和蒸気圧がそれほど大きくなくても外圧に達します。
そのため、高山では水が100℃より低い温度で沸騰します。
このため、高山では食べ物に火が通りにくいことがあります。
例題：高山で水の沸点が低くなる理由を説明しなさい。
答え：外圧が低いため、低い温度でも水の飽和蒸気圧が外圧に等しくなるから。
沸騰の条件は、飽和蒸気圧 = 外圧 です。
確認ポイント
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高山で水の沸点が下がる理由を外圧から説明できる
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沸騰条件を具体例に当てはめられる
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7
圧力鍋で温度が高くなる理由
圧力鍋では、容器内の圧力が通常の大気圧より高くなります。
外圧が高いと、液体が沸騰するためにはより高い飽和蒸気圧が必要になります。
飽和蒸気圧は温度が高いほど大きくなるため、水は100℃より高い温度で沸騰します。
その結果、圧力鍋では通常より高温で調理でき、食材に早く火が通ります。
例題：圧力鍋で水が100℃より高温になる理由を説明しなさい。
答え：外圧が高くなり、水が沸騰するにはより高い温度が必要になるから。
外圧が高いほど沸点は上がります。
確認ポイント
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圧力鍋で沸点が上がる理由を説明できる
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外圧が高いと沸点が上がることを理解できる
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8
蒸気圧曲線
蒸気圧曲線とは、温度と飽和蒸気圧の関係を表した曲線です。
温度が高くなるほど飽和蒸気圧は大きくなります。
蒸気圧曲線上では、液体と気体が平衡にあります。
外圧が1気圧のとき、蒸気圧曲線と1気圧の線が交わる温度が、その物質の通常の沸点です。
蒸気圧曲線は、状態図の液体と気体の境界線としても表されます。
蒸気圧曲線の見方
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見る部分
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意味
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曲線上
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液体と気体が平衡
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温度が高い側
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飽和蒸気圧が大きい
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1気圧との交点
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通常の沸点
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曲線の終点
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臨界点
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確認ポイント
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蒸気圧曲線が温度と飽和蒸気圧の関係を表すことを説明できる
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蒸気圧曲線から沸点を読み取れる
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9
蒸気圧と沸騰の例題
蒸気圧と沸騰では、蒸発と沸騰の違い、沸騰条件、外圧と沸点の関係がよく問われます。
特に、沸騰の条件『飽和蒸気圧 = 外圧』は必ず押さえましょう。
例題：液体の表面から気体になる現象を何というか。
答え：蒸発
蒸発は液体の表面で起こります。
例題：液体の内部からも気泡が発生して気化する現象を何というか。
答え：沸騰
沸騰は液体全体で起こる気化です。
例題：沸騰が起こる条件を答えなさい。
答え：飽和蒸気圧 = 外圧
液体内部で気泡が安定して存在できる条件です。
例題：外圧が低くなると沸点はどうなるか。
答え：下がる
低い温度でも飽和蒸気圧が外圧に等しくなるためです。
例題：圧力鍋で水の沸点が上がる理由を答えなさい。
答え：外圧が高くなるから。
外圧が高いほど、沸騰にはより高い飽和蒸気圧が必要になり、沸点が上がります。
確認ポイント
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蒸発と沸騰を区別できる
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沸騰条件を説明できる
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外圧と沸点の関係を説明できる
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