気(き)液(えき)平衡(へいこう)と蒸気圧(じょうきあつ)

液体(えきたい)の表面(ひょうめん)では、温度(おんど)が沸点(ふってん)より低(ひく)くても、熱運動(ねつうんどう)（新しいタブで開きます）の激(はげ)しい一部(いちぶ)の分子(ぶんし)が分子間力(ぶんしかんりょく)（新しいタブで開きます）を振(ふ)り切(き)って気体(きたい)へ飛(と)び出(だ)していく。これが蒸発(じょうはつ)である。密閉(みっぺい)した容器(ようき)に液体(えきたい)を入(い)れておくと、蒸発(じょうはつ)で増(ふ)えた気体(きたい)の分子(ぶんし)の一部(いちぶ)が、液体(えきたい)の表面(ひょうめん)にぶつかって再(ふたた)び液体(えきたい)に戻(もど)る凝縮(ぎょうしゅく)も起(お)こり始(はじ)める。

蒸発(じょうはつ)する分子(ぶんし)の数(かず)と凝縮(ぎょうしゅく)する分子(ぶんし)の数(かず)がやがて等(ひと)しくなると、見(み)かけ上(じょう)は液体(えきたい)も気体(きたい)も量(りょう)が変化(へんか)しなくなる。この状態(じょうたい)を気(き)液(えき)平衡(へいこう)という。気(き)液(えき)平衡(へいこう)に達(たっ)しているときの気体(きたい)（蒸気(じょうき)）の圧力(あつりょく)を蒸気圧(じょうきあつ)（飽和(ほうわ)蒸気圧(じょうきあつ)）という。

蒸気圧(じょうきあつ)は、容器(ようき)の大(おお)きさや入(い)れた液体(えきたい)の量(りょう)を変(か)えても変(か)わらない。温度(おんど)を上(あ)げると蒸発(じょうはつ)する分子(ぶんし)が増(ふ)えて新(あたら)しい平衡(へいこう)に移(うつ)り、蒸気圧(じょうきあつ)はより高(たか)い値(あたい)になる。つまり蒸気圧(じょうきあつ)は物質(ぶっしつ)の種類(しゅるい)と温度(おんど)だけで決(き)まる量(りょう)である。

（押すと拡大して表示します）

水(みず)の蒸気圧(じょうきあつ)は、90℃で約(やく)7.0×10⁴Pa、100℃で約(やく)1.0×10⁵Paになる。大気圧(たいきあつ)（新しいタブで開きます）がちょうど1.0×10⁵Paの場所(ばしょ)では、水(みず)の蒸気圧(じょうきあつ)が1.0×10⁵Paに達(たっ)する100℃で、液体(えきたい)の表面(ひょうめん)だけでなく内部(ないぶ)からも気化(きか)が進(すす)む沸騰(ふっとう)が起(お)こる。

標高(ひょうこう)の高(たか)い山(やま)の上(うえ)では、大気圧(たいきあつ)が1.0×10⁵Paより低(ひく)い。たとえば大気圧(たいきあつ)が7.0×10⁴Paの高地(こうち)では、水(みず)の蒸気圧(じょうきあつ)がすでに7.0×10⁴Paに達(たっ)している90℃で外圧(がいあつ)とつり合(あ)い、沸騰(ふっとう)が始(はじ)まる。沸点(ふってん)は外(そと)からの圧力(あつりょく)が低(ひく)いほど低(ひく)くなる。

逆(ぎゃく)に、圧力(あつりょく)鍋(なべ)のようにふたを閉(し)めて圧力(あつりょく)を1.0×10⁵Paより高(たか)くすると、水(みず)の蒸気圧(じょうきあつ)がその圧力(あつりょく)に達(たっ)するまで沸騰(ふっとう)が始(はじ)まらないため、沸点(ふってん)は100℃より高(たか)くなる。鍵(かぎ)になるのは温度(おんど)そのものではなく、蒸気圧(じょうきあつ)と外圧(がいあつ)がつり合(あ)う点(てん)だ。

（押すと拡大して表示します）

気(き)液(えき)平衡(へいこう)では、ある瞬間(しゅんかん)に蒸発(じょうはつ)した分子(ぶんし)の数(かず)だけ、別(べつ)の分子(ぶんし)が凝縮(ぎょうしゅく)して液体(えきたい)に戻(もど)っている。液体(えきたい)の量(りょう)を増(ふ)やしても、表面(ひょうめん)から蒸発(じょうはつ)する速(はや)さと、気体中(きたいちゅう)の分子(ぶんし)が表面(ひょうめん)に戻(もど)ってくる速(はや)さは、同(おな)じ温度(おんど)なら同(おな)じ比率(ひりつ)でつり合(あ)う。そのため、最終(さいしゅう)的(てき)な蒸気(じょうき)の圧力(あつりょく)（蒸気圧(じょうきあつ)）は液体(えきたい)の量(りょう)に関係(かんけい)なく、温度(おんど)だけで決(き)まる値(あたい)に落(お)ち着(つ)く。

分子間力(ぶんしかんりょく)が強(つよ)い物質(ぶっしつ)ほど、蒸発(じょうはつ)するために必要(ひつよう)なエネルギーが大(おお)きいので、同(おな)じ温度(おんど)での蒸気圧(じょうきあつ)は低(ひく)くなる。エタノールのように分子間力(ぶんしかんりょく)が水(みず)より弱(よわ)い液体(えきたい)は、同(おな)じ温度(おんど)でも蒸気圧(じょうきあつ)が高(たか)く、常温(じょうおん)でも匂(にお)いが強(つよ)く感(かん)じられるほど蒸発(じょうはつ)しやすい。

圧力(あつりょく)と温度(おんど)の両方(りょうほう)を軸(じく)にとり、固体(こたい)・液体(えきたい)・気体(きたい)（新しいタブで開きます）のどの状態(じょうたい)で安定(あんてい)かを示(しめ)した図(ず)を状態図(じょうたいず)という。固体(こたい)と液体(えきたい)と気体(きたい)の境界(きょうかい)線(せん)が1点(てん)で交(まじ)わる点(てん)（三重(さんじゅう)点(てん)）など詳(くわ)しい形(かたち)はここでは扱(あつか)わないが、蒸気圧(じょうきあつ)曲線(きょくせん)は状態図(じょうたいず)の中(なか)の気体(きたい)と液体(えきたい)の境界(きょうかい)線(せん)にあたる。