Question

nana

ウの問題で、解説1行目のように水蒸気圧を引く理由がわかりません。水は必ずしも蒸発するのですか？よろしくお願いします。

広島工業大 改)
22. 蒸気圧■次の文中の空欄に適切な数値を記入せよ。た
だし、温度は27℃, 大気圧は1.01×10°Pa=760mmHg で
あり、水の密度を1.00g/cm?, 水銀の密度を13.5g/cm°,
水蒸気圧を3.00×10°Pa として, 有効数字2桁で答えよ。
図に示すように、一端を閉じた断面積が2.00cm°のガ
ラス管に水銀を満たし,水銀を入れた容器中で倒立させた。
容器の水銀面から上に出ているガラス管の長さが80.0cm
であるとすると,ガラス管の内部には( ア)cm の長さ
の空間が生じる。次に,ガラス管の下端からエタノールを入れたところ,上部の空間
広がって、水銀面から 69.0cmの高さで止まり,管内の水銀面に微量のエタノールの液
体が残っていた。このことから,エタノールの飽和蒸気圧は( イ)Pa となる。また。
水銀の代わりに水を用いると, 大気圧は( ウ)mの水柱が示す圧力に相当する。
(ア) cm
80.0cm
ガラス管
水銀

(ウ) 27℃における水蒸気圧が3.0×10°Paなの
水柱の圧力は1.01×10° Pa-3.0×10°Pa%3
0.98×10 Pa となる。
一方,大気圧 1.01×10°Pa が76.0cmの水銀柱によ
る圧力に相当するので, 単位面積あたりの質量に換
算すると
13.5g/cm3×76.0cm=1.026×10°g/Cm?
したがって, 0.98×10°Paでは, 次式のようになる。
大気圧
水の
蒸気庄
水柱の
圧力
0.98×105 Pa
1.01×10Pa
1.026×10°g/cm?×
水柱の高さをh[cm]とすると,この水柱による圧力が0.98×10 Paに
相当するので,単位面積あたりの質量は1.00g/cm°×h[cm]=1.00h
(g/cm?]と求められる。したがって, 次式が成立する。
0.98×10Pa
1.01×105 Pa
h=9.955×10°cm=9.955m
1.026×10°g/cm?×
=1.00ん[g/cm°]

Answer 1

✨ Best Answer ✨

まろん

まず、水銀のみがガラス管に入っている状態では、ガラス管上部の空間は真空です。厳密には水銀の気体分子がわずかに存在しますが無視できるくらいの量です。
ここに水を入れると、真空なので気液平衡になるまで必ず蒸発が起こります。水の飽和蒸気圧（3.00×10^3 Pa）に達すると、気液平衡状態になります。
水銀の蒸気圧は無視できますが、水の蒸気圧は無視できないくらいあり、水銀柱を押し下げてしまうので、引き算する必要があります。

nana

ありがとうございます！理解できました！