蒸気圧と分圧

ここでは、気体系の重要な特性である蒸気圧と分圧の定義、用途、違いを比較します。

蒸気圧

蒸気圧を理解するためには、圧力の概念を明確に理解する必要がある。圧力とは、物体に対して垂直な方向に働く単位面積あたりの力のことです。静止流体の圧力は、圧力測定点の上にある液柱の重量に等しい。したがって、静的な（流動性のない）流体の圧力は、流体の密度、重力加速度、大気圧、圧力測定点からの流体の高さのみに依存することになります。また、圧力は、粒子同士の衝突によって発生する力とも定義できる。その意味で、圧力は気体の分子動力学理論と気体方程式を用いて計算することができる。蒸気圧とは、平衡状態にあるシステムにおいて、蒸気によって、あるいは蒸気上にかかる圧力のことである。閉じた系では、気体の状態と液体や蒸気の凝縮した状態が接触すると平衡状態になる。液体は熱によって蒸発する。したがって、システムの温度は、液体の蒸発量を測定するものである。また、温度は、系が凝縮を強いられることなく保持できる蒸気分子の数を示す指標でもある。蒸気圧には2種類ある。飽和蒸気圧と不飽和蒸気圧である。閉じた系は、系内の蒸気と対応する液体が平衡状態にあるとき、可能な限り多くの蒸気を保持することができます。そのため、システムは飽和状態にあると言われています。系内に蒸気のみが存在するとき、その系は不飽和と言われ、飽和点まで液体を加えると蒸発する。ここで重要なことは、系の飽和蒸気圧は系の温度と物質そのものにのみ依存するということである。

分圧

システムの分圧とは、システム全体の圧力に対する、対象となるガスが発揮する圧力の比率のことである。気体の分圧はあくまで数値です。分圧は0から1の範囲でしか変化しない。純粋な気体の分圧は1、欠損している物質の分圧は0である。また、気体の分圧は理想気体の分子比に等しいことが示される。分子比とは、気体の分子数を気体の全分子数で割ったものです。この分圧を全システム圧力に乗じることで、対象となるガスの圧力が得られる。