100℃のときの飽和水蒸気圧

[いずみん]

100℃における飽和水蒸気圧は1013hPa(＝1気圧)とありました。
全圧における水蒸気圧の分圧が1013hPaということは、100℃のとき、窒素も酸素も押しのけて1013hPa全部水蒸気で満たすことができるということになると思います。
感覚的にその理解ができません、なぜ100℃のとき飽和水蒸気圧は1013hPaになるのでしょうか

[かねこ]

100℃における飽和水蒸気圧が1気圧ということは、その状態では液体の水は全て気体の水蒸気になるということで、他の気体が無くなるわけではないでしょう。100℃１気圧のもとで酸素も窒素も存在できると思います。各気体の存在割合は混合比により決まるだけです。有限の空気と無限の水を混合すれば、ほぼ水蒸気だけになるかもしれませんが。

[いずみん]

お返事ありがとうございます！
1013hPa大気中に窒素の分圧800hPa、酸素200hPa…のように気体分子が存在していると思うのですが、
100℃で水蒸気圧が1013hPaということは、全圧1013hPa中、水蒸気圧1013hPa、窒素の分圧0、酸素の分圧0、というようにならないでしょうか？

[ささし]

まず、飽和水蒸気圧と水蒸気圧の違いを理解しておく必要があります。
前者は水蒸気をどれだけ空気中に取り込めるか（キャパ）で、温度のみに依存する関数です。
これがお見込みのように100℃で1013hPaです。
一方、水蒸気圧は実際に空気に取り込まれた水蒸気量から換算される圧力で、理想気体であれば状態方程式PV=nRTに依存します。
かねこさんの仰るように、水を無限に供給出来て…という極限状態でなければ、飽和水蒸気圧＝水蒸気圧となることは普通考えられません。
もし↑のように水が無限供給できたとしても、他の気体もPV=nRTに依存するわけなので、仮にV一定ならばPはTに比例します。すると、全圧（各気体分圧の和）も1013hPaよりはるかに大きくなるので、「他の気体を押しのける」状態にはならないわけです。（混合気体の圧力は、混合気体の各成分の分圧の和に等しくなるというドルトンの法則に従うため。）
諸条件の整理は少し雑にしてしまいましたが、少なくとも分圧がゼロということはないことだけははっきり言えます。そんなことをしたら質量保存の法則に反しますので。

[サイババ]

全圧を1013とするのはなぜ？

[いずみん]

ささしさんありがとうございます！
たしかに水蒸気100%で1013hPa満たそうとしても他の気体がなくなるわけではないのですね。
理論的に100℃のとき水蒸気圧を1013hPaまで上げないと液体になれないというイメージで、つまり1013hPaにおいて水は気体として存在するというイメージですね…

サイババさん。飽和水蒸気圧が100℃のとき1013hPaとあり、水の沸点100℃と地表の気圧1013hPaがなぜ結びつくのか、疑問だったので大気圧1013hPaで考えてました！

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