液体的气化（蒸发）

上一项的 “6-1. 关于气蚀” 的啤酒例子表示融入液体中的二氧化碳随着压力降低逸出液体外。

在这里，让我们分析“不是融入液体中的（溶存）气体逸出，而是液体自身气体化（气化）”的情况。
啤酒是水、酒精、二氧化碳的混合物，但是为了简化，只将其当作纯粹的水来分析。

水在100℃沸腾。这被视为是一般常识，果真如此吗？
实际在100℃沸腾的只是周围的压力为大气压（1个气压=0.1013MPa）的情形。
对水（更微观地分析，是水分子）加热，水分子就会剧烈运动。温度低时水分子之间手牵手，但是如果温度升到一定程度以上，运动变得过于剧烈，就会放手。
水沸腾就是水中放手的分子（水蒸气）克服水面上的力，大量飘散到外面。将此时的温度叫做沸点。

对于（图1）那样没有密闭的（开放）容器，水面上的力就是空气的压力（大气压）。
在这里，水克服大气压（1个气压）开始沸腾的温度就是100℃。在此条件下，一旦开始沸腾，温度就维持100℃，直到水完全消失。

让我们分析（图2）那样盖上盖子的密闭状态。
如果在该状态继续加热，与打开盖子时不同，温度一个劲上升，竟然会超过100℃。在密闭状态，容器内的气体的压力上升压住水面，因此内部的水即使达到100℃也不沸腾。

具体来说，大气压（0.1MPa）时约100℃，大气压0.2MPa时约120℃，大气压0.37MPa时大致140℃，水会沸腾。
利用这一原理的是压力锅。
这是使锅内部达到高压（话虽如此，也在大气压+0.1MPa以内），以100℃以上的温度煮饭。结果在短时间内就能煮出可口的饭。

接下来，让我们分析完全相反的情形。
与压力锅相反，密闭容器内的压力一个劲地下降。方法是用真空泵抽容器里的空气。（图3）

如（图4）所示，例如使容器内部的压力降至-0.05MPa。此时，压住液面的力减弱，内部的水容易沸腾。也就是说，沸点下降，水以100℃以下的温度沸腾。压力越低，沸点也越低，这是理所当然的。
具体来说，大气压-0.05MPa时约80℃，大气压-0.08MPa时约60℃，大气压-0.09MPa时大致45℃，水会沸腾。

请大家回忆膜片泵的原理。
当膜片泵的膜片朝后方移动时，在泵头内发生负压。

在膜片泵的泵头内部，发生与（图4）相同的现象。
例如，用膜片泵输送60℃的水（热水）时，如果泵头内部、吸入侧配管发生压力降低0.08MPa左右的情况，水就会沸腾。
另外，水在泵内部沸腾就是气体进入泵头内部，所以膜片泵的效率大幅下降。

就这样，将泵的泵头、吸入侧配管的内部压力降低（发生负压）导致液体气体化的现象叫做“气蚀现象”。

关于膜片泵的脉动引发的惯性阻力，已经在““2-3. 脉动 惯性阻力”中详细讲过。吐出侧的惯性阻力导致压力增大，但是吸入侧的惯性阻力导致压力下降。因此，如果吸入侧的惯性阻力过大，压力降变大，液体的沸点下降，容易发生气化。也就是说，发生气蚀现象。

与惯性阻力的情形一样，助长气蚀发生的要因有：

• a)
  吸入配管（软管）越长越容易发生。
• b)
  吸入配管（软管）内径越细越容易发生。
• c)
  冲程（吸入）的速度越快越容易发生。
• d)
  泵的吸入高度越高越容易发生。（图1）

  

等，可以举出这些要因。

无论是一般的膜片泵的吸入侧，还是2联式Smoothflow Pump的吸入侧，都是相同的。但是，由于2联式Smoothflow Pump的吸入侧速度快，如果吐出量相同，脉动引起的惯性阻力比一般的膜片泵更大。也就是说，如果配管设计不合适，2联式Smoothflow Pump容易发生气蚀。

另外，除了a）、b）、c）、d）之外，还可以举出助长气蚀发生的要因如下：这些由液体的性质引起。

• e)
  液体的温度越高越容易发生。
• f)
  液体越容易气化（沸点低：有挥发性），越容易发生。例如，甲醇、丙酮等分子量低的有机溶剂。