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液体とその蒸気が平衡状態にあるとき、圧力が突然低下するのはなぜですか?

液体蒸気の平衡が突然減少したときに冷却が起こる理由は次のとおりです。

平衡を理解する

* 平衡: 液体とその蒸気が平衡状態にある場合、蒸発速度(液体からガス)は凝縮速度(液体から液体へのガス)に等しくなります。これは、液相と蒸気相の間に分子の一定の交換があることを意味しますが、全体の量は同じままです。

* 蒸気圧: 液体との平衡状態で蒸気によって及ぼす圧力は、蒸気圧と呼ばれます。これは、液体がどれほど容易に蒸発するかの尺度です。

圧力低下の影響

1。平衡のシフト: 液体の上の圧力を突然減らすと、平衡が破壊されます。蒸気圧は現在、外部圧力よりも高くなります。

2。蒸発の増加: この圧力の不均衡は、より多くの分子が液相から蒸気相に逃げることを促し、新しい平衡に到達しようとします。これは、液体分子が周囲の大気からの圧力が少ないためです。

3。エネルギー吸収: 蒸発は吸熱プロセスです。液体分子を一緒に保持する分子間結合を壊すためのエネルギーが必要です。このエネルギーは周囲の液体から吸収され、その温度が低下します。

冷却効果

正味の効果は、蒸発速度の増加をサポートするためにエネルギーを吸収するため、液体が冷却することです。これは、液体がより低い圧力で平衡を再確立しようとするため、蒸気相にエネルギーを失っているためです。

例:

平衡状態の水と水蒸気を備えた密閉容器を想像してください。容器を突然開くと、水の上の圧力が低下します。水は急速に蒸発し始め、残りの液体から熱を奪い、それを冷やします。

キーポイント: この冷却効果は、冷蔵や空調などのプロセスで使用される基本原則です。

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