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espyの日記: なぜなに質問箱・ 液化したガスは必ず冷たいのか? 4

日記 by espy

ROBO-ONEの一日目が終わった夕方、日本科学未来館の上の階の展示が
見に行けた。で、超伝導の説明ブースで「液体窒素で冷やしている」
という説明があって、前から思っていた疑問をぶつけてみた。

espy 「液体窒素は冷たいと言いますが、それは気化して漏れて
            行くからですよね?」
説明員 「物質には固体・液体・気体でいられる温度が決まっています
              ので、窒素の場合はマイナス196(数値は私が忘れた)で...」
espy 「いや、でも、プロパンガスのボンベが冷たいわけでは無いのと
              同様に、…」

実際はもっと下手に言っていたと思うし、自分の表現力の限界と
説明員さんの女性もちょっと限界ぽかったので最後まで追求するのは
やめておきました。(ああ根性無し...)

100円ライターのことを思い出せればよかった。
あのガスライターの透明タンクは中の液体がポッチャンポッチャンして
いるのが見えるし、そのガスだってマイナス何度かじゃないと液化
しないと思うけど、ガスライター自体はいつも冷たい訳じゃない。
だから、液化窒素で超伝導体を冷やすとき、ボンベに入った液体窒素
があればいいのじゃなくて、液体から気体に変わるところを使って
冷やすはずだから、だんだん消耗するはずでしょ、って
そういう事が言いたかったのです。

だから、マイナスXX℃で液化する気体が液体の状態のまま、
密閉容器に入っていて温度は室温。という状態があり得る、のだと思う。

# 私の理解は間違っています??

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  • 気化熱というのもあるのだけど、低温で安定しているのかな?
    液窒だと、デュワー瓶に入れて扱うよなぁ...
  • おそらく… (スコア:1, 参考になる)

    by tsyk (10158) on 2003年02月05日 9時52分 (#251409) 日記
    密閉容器に高圧をかけて液体にすれば低温である必要はないけど、
    開放容器のなかで液体状態を維持するためには低温が必要であるということで、
    ようするに、分子の運動を何によって束縛するかの違いだと思います。
    (熱エネルギー = 運動エネルギー)

    漏れた液体の気化熱で低温になるのは、また別の話じゃないかな。
    • by tsyk (10158) on 2003年02月05日 11時05分 (#251462) 日記
      液体窒素を密閉してしまうと、気化した窒素が内部で超高圧になって
      容器が爆発する危険があるので、圧力を逃がすためにチョロチョロと
      外部に漏らす必要がある … というのが真相らしい。

      きっと、100円ライターのガスは気化しても爆発しない程度の圧力なんでしょう。
      親コメント
    • 気体の状態方程式を思い出しましただ!

      PV=nRT

      Pは圧力、Vは体積、nが量(mol)、Rが定数で、Tが温度なので、
      密閉していない容器(つまり 1気圧の環境)では温度Tがあがると体積Vもふくれ上がる。

      ところが、圧力Pを上げれば(密閉したボンベに押し込めば)、体積Vは小さいままにできる。温度は室温のままで。

      # と ここまで考えて、この式は気体の式なので、ポチャポチャの液体に
      # なったらだめかな...などと気づく.

      でも、液化窒素で満タンのボンベがあったら、ボンベの中心部も外側と同じ
      室温のはずですね。

      もしも内部が外より冷たかったら、温度差があることになる。(ここに
      熱電対でも置いたら永久に発電できることになってしまう!)
      親コメント
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UNIXはシンプルである。必要なのはそのシンプルさを理解する素質だけである -- Dennis Ritchie

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