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沸点

沸点

出典: Wikipedia
一般小学生

まとめ

沸点
液体沸騰して気体に変化するときの温度で、物質ごとに固有の値を持つ

解説

物質を加熱していくと、液体の表面だけでなく内部からも気化が起こる「沸騰」が始まります。このときの温度を沸点と呼びます。物理学的には、液体の蒸気圧が周囲の気圧(外圧)と等しくなった状態を指します。標準的な1気圧(1013hPa)において、水の沸点100℃エタノールは約78℃と定められています。

沸騰している間は、外部から熱を加え続けても液体の温度は一定に保たれます。これは、与えられた熱エネルギーがすべて液体から気体への状態変化(潜熱)のために消費されるためです。また、水が沸騰して水蒸気に変化すると、その体積は約1600倍に急増するという特徴があります。

条件・場所 気圧の状態 水の沸点の変化
平地(海抜0m) 標準(約1気圧) 100℃
高い山の頂上 低い 100℃より低くなる
圧力鍋の内部 高い 100℃より高くなる
コラム

沸点は周囲の気圧によって変化します。標高の高い場所では空気が薄く気圧が低いため、液体分子が空気中へ飛び出すのを抑える力が弱まり、100℃に達する前に沸騰が始まります。逆に、圧力鍋はこの原理を応用し、鍋内部の圧力を高めることで沸点を100℃以上に上げ、短時間で調理を行う仕組みです。

また、沸点の違いを利用して混合物から特定の液体を分離する操作を「蒸留」と呼びます。例えば、水とエタノールの混合物を加熱すると、沸点の低いエタノールが先に気体となって出てくるため、これを冷やして集めることで純度の高いエタノールを取り出すことができます。

小学生のみなさんへ

水などの液体を熱していくと、あわが出てはげしく沸騰ふっとうします。このときの温度を「沸点ふってん」といいます。水の場合、ふつうは100度で沸騰ふっとうします。

おもしろいことに、この沸点ふってんはまわりの空気の重さ気圧きあつ)によって変わります。たとえば、高い山の頂上ちょうじょうでは空気がうすいため、100度になる前に水がわき始めてしまいます。富士山のてっぺんでは、約88度でわいてしまうのです。

また、水がわいている間は、いくら火を強くしても温度は100度のまま上がりません。熱がすべて、水を「水蒸気」という気体に変えるために使われるからです。水が水蒸気になると、体積はなんと約1600倍にもふくらみます。

ルラスタコラム

高い山の頂上でお米をたくと、芯が残ってうまくたけないことがあります。これは、水が100度になる前にわいてしまい、お米のしんまでしっかり熱が伝わらないからです。昔の人は、重い石をなべのふたにのせて圧力をかけ、温度を上げる工夫をしていました。

テストでの問われ方・理解度チェック

【基礎】 1気圧(標準的な気圧)における水の沸点は何度ですか。
100℃
【応用】 標高の高い山の頂上で水を沸騰させると、沸点は100℃よりも高くなりますか、それとも低くなりますか。理由とともに答えなさい。
低くなる。理由は、標高が高い場所では気圧が低くなり、液体が気体になろうとするのを抑える力が弱まるため。
【実践】 沸騰している最中の液体に熱を加え続けても、すべての液体が気体になるまで温度が上昇しないのはなぜですか。
加えられた熱エネルギーが、温度を上げるためではなく、液体から気体へと状態を変化させるためのエネルギー(潜熱)としてすべて使われるから。

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