気液平衡とは？初心者向け解説と日常の例共起語・同意語・対義語も併せて解説！

この記事を書いた人

高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

気液平衡とは？

気液平衡とは、液体の表面で起こる蒸発とその液体に含まれる気体の凝縮が、ぴたりと同じ速さで起こっている状態のことを指します。日常の中でこの現象は見えにくいですが、温度や圧力が変わるとすぐに変化します。

ざっくり言うと、液体が蒸発して気体になるのと、気体が液体へ戻る凝縮が同じ速さになると、気液平衡が成り立ちます。これを「平衡点」と呼ぶこともあります。

1. 気液平衡の基礎となる概念

液体には「飽和蒸気圧」という、その温度で液体が出せる蒸気の圧力のことが決まっています。温度が高いほどこの飽和蒸気圧は大きくなり、蒸発が起こりやすくなります。一方、温度が低いと蒸気は戻りにくくなります。つまり、気液平衡は温度と飽和蒸気圧の組み合わせで決まるのです。

2. 温度と圧力の関係

気液平衡は温度だけでなく圧力にも左右されます。密閉された容器の中では、蒸気の圧力を外界が決めることが多く、圧力が高くなると液体の蒸発は抑えられ、凝縮の機会は増えます。逆に圧力が低いと、蒸発が進みやすくなり、平衡が新しい場所へ動くことがあります。

3. 日常生活での観察例

露点に達した場所では結露が発生します。空気中の水蒸気が、温度が下がると液体の水へと変わる現象です。

鍋を火にかけていると水は温度が高くなるほど蒸発します。一方で、蒸気は空気中へと戻ろうとして再び液体へと変わろうとします。温度と圧力の組み合わせが平衡点を決めています。

温室のガラス内部でも温度が変わると結露が発生することがあります。これは気液平衡のとるべき姿が外部環境と合わせて変化するためです。

4. 表で見る「飽和蒸気圧」

温度(°C)	飽和蒸気圧(kPa)
0	0.61
20	2.34
60	19.9
100	101.3

5. まとめ

気液平衡は「蒸発と凝縮がちょうど同じ速さで進む状態」を示します。温度と圧力が変わると、この平衡点も動きます。日常の中では水が蒸発して蒸気になる様子や、寒い朝に窓にできる結露など、ささやかな現象として感じられます。科学の世界では、気液平衡を利用して蒸留や乾燥、冷却といった技術が作られています。

気液平衡の同意語

気液平衡: 液体と気体の二つの相が同じ温度・圧力で共存し、相変化が打ち消し合い平衡している状態。熱力学的には液相と気相の成分分圧が一定になる条件を指す。
液蒸気平衡: 液体と蒸気の間の平衡。液体が蒸発と凝結を同じ速さで繰り返し、温度を一定に保つと蒸気圧が飽和蒸気圧となる状態。
液-蒸気平衡: 液体と蒸気の間の平衡。温度が一定のとき、液体と蒸気の相量が安定し、相変化が釣り合う状態。
気液二相平衡: 気相と液相の二つの相が同時に存在し、相変化が平衡化している状態。
気液相平衡: 気相と液相の間で、温度・圧力の条件が整い、両相の存在が安定する平衡状態。
気-液相平衡: 気相と液相の平衡。相転換が等しく起こり、全体として安定した状態。
液相-気相平衡: 液相と気相の間の平衡。相の存在量が一定に保たれ、液体と蒸気が共存する状態。
液体と蒸気の平衡: 液体と蒸気が同じ温度・圧力で安定して共存し、蒸発と凝結の速度が等しい状態。
飽和蒸気圧平衡: 一定温度において液体が蒸発と凝結を同じ速さで繰り返し、蒸気圧がその液体の飽和蒸気圧になる状態。
気液共存平衡: 気相と液相が同時に共存して安定している平衡状態。