100℃より低い温度でも、水の表面には周囲から熱などのエネルギーが加わり、表面近くの水分子がちぎれて、水蒸気に変化して空中に出る。 空気が100℃でなくても水蒸気があるのはこのためだ。 さらに熱が加わって水の温度が100℃まで上がると、水分子のつながりがどんどん壊れて液の中からも水蒸気が出ていく。 これが沸騰。
お湯 湯気 なぜ？
沸騰した水は、まず目に見えない気体の「水蒸気」となって口から吹き出しますが、熱い水蒸気がまわりの空気に触れて冷やされ、温度が下がることで気体から液体にもどります。 目に見える細かい水滴になったものが「湯気」なのです。
なぜ蒸気圧になると沸騰が起こるのか？
水は1気圧(760.0mmHg)の状況下において100℃以下では蒸気圧が外気圧よりも小さいために沸とうすることができません。 水が内部から気化しようとするのを外気圧がおさえているのです。 しかし、100℃に達すると外気圧と蒸気圧が等しくなって、内部でも蒸発が起こるのです。 これが沸とうという現象なのです。
湯気はなぜ上に上がるのか？
熱が高ければ高いほど、分子のエネルギーは大きくなっていく仕組みです。 その後、気体である水蒸気となって空中に隠れていきますが、バラバラになった分子に勢いがあるため上に向かって進んでいきます。 上昇した状態で急に冷まされると、水蒸気が瞬時に湯気となって白く目に見えるようになります。
水が沸騰するのはなぜ？
水が沸騰するためには、気化した水蒸気の圧力が大気圧を超える必要があります。 水を加熱すると分子の運動がさかんになり、水蒸気の圧力が高まります。 約100℃に達すると、水蒸気の圧力が1気圧を超えて沸騰が始まるのです。
