圧力

一般小学生

まとめ

【定義】
気体の溶解度とは、一定量の溶媒(通常は水)に溶けることができる気体の最大量のことである。一般に圧力が高いほど、また温度が低いほど、溶ける気体の量は増加する。特に溶解度の小さい気体においては、溶ける気体の質量が圧力に比例するという「ヘンリーの法則」が成立する。

まとめ

  • 気体の溶解度は圧力に比例して増加し、温度が上がると減少する。
  • 溶解度の小さい気体(酸素・窒素など)では、溶ける気体の質量が圧力に比例する。
  • 固体の溶解度は一般に温度が上がると増加し、飽和状態から冷却や水の蒸発を行うと、溶けきれなくなった溶質が結晶として析出する。

解説

気体の溶解現象は、温度と圧力の両方の影響を強く受ける。温度の影響について、気体分子は温度が上がると熱運動が激しくなり、液中から脱出しやすくなるため、高温ほど溶解度は小さくなる。一方、圧力の影響については、気体を液面に強く押し付けるほど液中に取り込まれる分子の数が増えるため、溶解量は圧力に比例して増加する。計算問題では、基準となる溶解度(例:水100gに対する溶解量)に基づき、水の量や圧力の比率を掛けることで特定の条件下での溶解量を算出する。また、固体の溶解度計算では、ホウ酸のように温度による溶解度の差を利用した「析出量」の算出が重要である。飽和水溶液を冷却した場合や、溶媒である水を蒸発させた場合に、溶けきれなくなった溶質が結晶として現れる質量を、比率を用いて正確に求める必要がある。これには、温度上昇時に追加で溶ける量の計算や、溶媒の量に応じた溶解量の変化を把握することが不可欠である。

小学生のみなさんへ

「あつりょく」とは、ものが面をおす力の強さのことです。たとえば、空気をぎゅっとおしちぢめて入れものの中に入れると、強い力でもとにもどろうとします。この力を利用したのが「二酸化炭素(にさんかたんそ)のしょうかき」です。火をけすときに使うと、まわりの酸素(さんそ)を追い出して、火を消してくれます。また、あつりょくが高いほど、気体は水などの液体によく溶けるという特ちょうもあります。

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