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水中の酸素濃度は空気中の○分の1という比較をしたいのですが、通常DOはmg/Lまたはppm(W/W)で現されているのに対し、空気中の酸素濃度は%(V/V)で現されています。両者を比較する時、空気中の酸素濃度をmg/kgで比較したほうが良いのか、mg/Lのほうが良いのかご存知の方がいらしらたら教えて下さい。

A 回答 (2件)

mol/molで構いません。


実際に計算するときは体積を考えながら始めるでしょうが、最後はmol同士も打ち消しあってしまうので、無名数(スカラー)になってしまいます。
頻繁に使われる溶解平衡になってしまいます。平衡状態では#1のお答えのような疑問は無いと思います。
気体と液体の温度が違ったり、気体をバブルしたり、等の「化学工学的」ファクターが入ってくると、一昔前なら「超大型コンピュータ」の出番でしたが。^^
なお、実際に調べてみると水の中の酸素濃度が非常に低いので驚くと思います。

この回答への補足

doc_sunday様 ご回答ありがとうございます。
私は汚水処理の仕事に就いているのですが、ご指摘のように清水でも水中の溶存酸素濃度は非常に低く、まして汚水ともなればエアーレーションを止めた時点ですぐにDO=0mg/Lになり、還元しやすい状態になってしまいます。仮に汚水中の有機物等が固体で空気中にあえばH2S、CH4等の還元性物質は生成しずらいと思います。そこで同温、同圧の条件下で水中の酸素濃度は空気中の何分の1なので何故エアーレーションが必要であるいう説明をしたいのです。ですから答えは無名数で構わないのです。文章が長くなってしまいました。

補足日時:2006/02/23 20:02
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体積中に占める割合と溶存量(濃度)の比較ですから、条件が異なるもの同士です、単純には比較はできません



比較する目的によって異なるし、またかなりの限定条件をつける必要があると思います
(溶存量は温度・圧力等で大きく異なります)

その状況によっては、無意味もしくはこじつけになる危険が多いようにも思います

この回答への補足

mii-japanさん ご回答ありがとうございます。比較の条件はあくまでも同温・同圧の条件下です。

補足日時:2006/02/23 20:07
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Qえら呼吸について

ふと疑問。

モノ心ついたときに魚はえら呼吸してるから水のなかにいれるて教わりましたが、
どうやって水のなかで酸素をとってるのでしょうか?

これまではなんとなく水中の溶けている酸素で
呼吸してると思ったのですが、そもそも水中に酸素は溶けてるのかな?と。
えら呼吸ってそんなにすごいんですか?

Aベストアンサー

生物の研究者です。

水の中にどれくらいの酸素が溶けているかとようと
15℃で7ml/l、25℃で5.8ml/lくらい溶けています。
ちなみに空気中は209ml/lなんで、空気中とくらべれば
そんなに多くは溶けてないですね。

で、どうやってエラで呼吸しているかというと
エラの中にある二次鰓弁というところに無数の毛細血管があります。
この血液の流れとは反対方向に呼吸水(エラに取入られた水ね)が流れます。
これを対向流の原理といって、反対方向に流れていると一定の酸素分圧の勾配が
維持されるようになります。

酸素を運ぶのは赤血球にふくまれるヘモグロビンというものです。
ヘモグロビンは酸素の多いところでは酸素と結合しやすく、
酸素の少ないところでは離れやすい性質を持っています。
細胞に酸素を渡していまったヘモグロビンはエラのところで新しく
酸素と結合して、また、全身へ散らばっていくんです。

ヘモグロビンをタクシーって考えると簡単で
タクシーの運ちゃんがお客(酸素)がたくさんいそうな繁華街(エラ)にいる状態。
タクシーを停めるにはタクシーの方を向いた方がいいのかタクシーと同じ方向を
向いた方がいいのかっていうと、当然、運ちゃんと対面した方が停めやすいでしょ。
これが血流と呼吸水が反対方向に流れている理由ね。

で、お客を乗せたタクシーは住宅街(組織)へと走っていって
目的地(夜の住宅街は人気がないから人間(酸素)が少ない状態ね)に着くと
お客を降ろす。そして、お客を求めてまた繁華街へ戻るってことかな。

エラ呼吸がすごいかというとメカニズムはすごいと思うよ。
なんせ、ほ乳類の場合、肺に入った酸素のうち25%くらいしか利用してない。
一方、魚の場合は80%も利用しているから効率はめちゃめちゃいい。
でも、肺には130ml/lの酸素があるから、その25%と
水中の7ml/lの80%を比べれば、ほ乳類の方がたくさんの酸素を使って
いることには変わらないんだけどね。

生物の研究者です。

水の中にどれくらいの酸素が溶けているかとようと
15℃で7ml/l、25℃で5.8ml/lくらい溶けています。
ちなみに空気中は209ml/lなんで、空気中とくらべれば
そんなに多くは溶けてないですね。

で、どうやってエラで呼吸しているかというと
エラの中にある二次鰓弁というところに無数の毛細血管があります。
この血液の流れとは反対方向に呼吸水(エラに取入られた水ね)が流れます。
これを対向流の原理といって、反対方向に流れていると一定の酸素分圧の勾配が
維持されるように...続きを読む

Q溶存酸素量の算出方法

水の大気圧以下の状態での溶存酸素量(ppbもしくはppm)を知りたいのですが、溶存酸素は水温と圧力となんらかの関係があると思います。
その算出式をどなたかわかりませんでしょうか?

例:純水で水温30℃で60mmHg absの時の溶存酸素は何ppbになるか?

もし知っておられましたらご連絡お願いします。

Aベストアンサー

直接のお答えでなくて済みません。
酸素の溶解度760mmHgで20℃8.84mg/L(大体8.84ppm) 0℃で14.16mg/L(同14.16ppm)、ヘンリーの法則から酸素分圧と溶解度は比例する。↓
http://www.krkjpn.co.jp/glossary/01.html
高温側の値がないので英文もを探しました。↓この溶解度グラフでは20℃で8.8mg/L!
http://www.engineeringtoolbox.com/air-solubility-water-d_639.html
あとはこのグラフの30℃での値を読み(大体7.3mg/L、7.3ppm)ヘンリーの法則を利用して60/760→0.57(ppm)→570ppb
こんなところではないでしょうか?
m(_ _)m

Q空気中の酸素濃度が増えたら?

空気中には酸素が2割程度含んでいるらしいです。
仮定の話ですが、
その酸素濃度が50%とか100%になったら、
人間などの生き物にはどの様な影響があるでしょうか?

酸素ばかりで頭が活性化するとか?
未熟児の保育器には酸素が多すぎると脳に障害が出るらしいですが、
分かる方があれば想像でも良いので教えてください。

Aベストアンサー

酸素はヘモグロビンで運ばれ、このシステムは20%用に出来ているので、酸素濃度が増えても、血液に物理的に溶解する分がヘンリーの法則に従って増えるだけで体内に取り込まれる量は思った程には増えません。ただし、酸素を過剰に取り込むと活性酸素というのが増え、いろいろ悪いことが起こります。一次都会のあちこちにあった酸素バーがこの話の影響で、すっかりはやらなくなりました。未熟児の問題は、脳障害より主として網膜が広がらなくなる眼の問題です。

 それより、住環境として山火事で森林は全滅、接触程度の軽微な交通事故で鉄まで燃えだしますので、あっという間に少なくとも脊椎動物は全滅すると思いますよ。窒素様々です。下記の本も参考になります。

 ところで、so-tyannさんの「100年前は空気中の酸素は23%~24%あったとされ、」は間違いです。18世紀のファラデー著の「ローソクの科学」にも酸素は2割と書いてあります。酸素濃度の変化とその生物への影響は文藝春秋の「恐竜はなぜ鳥に進化したのか 絶滅も進化も酸素濃度が決めた」に詳しく書いてあります。

mudaoradora さんの「二酸化炭素も毒ですよ.30%とかで危険」も30%は間違い、わずか7%で炭酸ガスナルコーシスのため数分で意識を失います。アポロ13でCO2濃度を気にしてるのもこのためですし、昔サツマイモを保存する目的で畑に
掘っただけで蓋もしてない穴で子供がよく中毒死したのもこの濃度だからです。保健所で不要ペット殺すのに使っている毒ガスは炭酸です。

酸素はヘモグロビンで運ばれ、このシステムは20%用に出来ているので、酸素濃度が増えても、血液に物理的に溶解する分がヘンリーの法則に従って増えるだけで体内に取り込まれる量は思った程には増えません。ただし、酸素を過剰に取り込むと活性酸素というのが増え、いろいろ悪いことが起こります。一次都会のあちこちにあった酸素バーがこの話の影響で、すっかりはやらなくなりました。未熟児の問題は、脳障害より主として網膜が広がらなくなる眼の問題です。

 それより、住環境として山火事で森林は全滅、接...続きを読む

Q溶解度と飽和溶存酸素濃度

値は化学便覧からの抜粋です.
酸素の飽和溶存酸素濃度は20℃で8.84mg/L.
同じく酸素の溶解度は20℃で0.0283mL/mL.
この溶解度から飽和溶存酸素濃度をmg/Lでだそうとしたところ,
(0.0283/22.4)×32=0.04043g/L=40.43mg/L
となってしまいました.

計算が間違っているのでしょうか?どなたか教えていただけると助かります.

Aベストアンサー

#1です. 訂正と追加情報です.
#2の変更
>>同じく酸素の溶解度は20℃で0.0283mL/mL.
>これは 酸素の溶解度は20℃で0.0283mL/L (←水1L当たり)が正しいハズ. )
はこちらの思い込みによる全くの間違いで, 混乱させてすみません. お詫びしてこの部分は撤回します.

正しくは元の『酸素の溶解度は20℃で0.0283mL/mL.』どおりでした.
但しこれは水1mL当たり0.0283mLで, 0℃1atm換算の体積という意味でした.

手元の化学の参考書だと, 酸素は20℃で0.0283mL/mLではなく, 0.031mL/mLです(0℃1atm換算の体積).
これを元に計算すると
(0.031/22.4)×0.20×32=0.008857g/L≒8.86mg/L
で, かなり『酸素の飽和溶存酸素濃度は20℃で8.84mg/L.』と良く一致することを追加情報として報告します.でも,実はおそらく,手持ちの参考書の方が化学便覧に採用されたデータを元に換算して載せているという順序なのでしょう.
ただし.これでご質問の食い違いの基本的理由と正しい計算方法は納得いただけたのではないでしょうか.こちらの混乱もあってすみませんでした.

#1です. 訂正と追加情報です.
#2の変更
>>同じく酸素の溶解度は20℃で0.0283mL/mL.
>これは 酸素の溶解度は20℃で0.0283mL/L (←水1L当たり)が正しいハズ. )
はこちらの思い込みによる全くの間違いで, 混乱させてすみません. お詫びしてこの部分は撤回します.

正しくは元の『酸素の溶解度は20℃で0.0283mL/mL.』どおりでした.
但しこれは水1mL当たり0.0283mLで, 0℃1atm換算の体積という意味でした.

手元の化学の参考書だと, 酸素は20℃で0.0283mL/mLではなく, 0.031mL/mLです(0℃1atm換算の体積)....続きを読む

Q古生代の酸素濃度

古生代の大気中の酸素濃度の変化について教えてください。
恐竜などの巨大生物が生息活動するには、非常に大きなエネルギーと新陳代謝が必要と考えられます。従って現在の大気中の酸素濃度より古生代の酸素濃度は高かったのではないか?と考えておりますが、調査結果などはあるのでしょうか?
また、生物が巨大化すると、どれくらいの酸素濃度が必要かについて調べた結果はありますか?

Aベストアンサー

こんにちは。

>従って現在の大気中の酸素濃度より古生代の酸素濃度は高かったのではないか?と考えておりますが、調査結果などはあるのでしょうか?

恐竜時代といいますのは「古生代」ではなく、三畳紀、ジュラ紀、白亜紀を通した「中生代(2億5千万年~6千5百万年前)」の方ですよね。ちょっと面倒ですが、参考資料を一緒にご覧下さい(ページ中ほど、二番目のグラフです)。

http://www.s-yamaga.jp/nanimono/chikyu/taikitokaiyonorekishi.htm

グラフをご覧頂ければひと目で分かります通り、恐竜たちが繁栄した中生代の酸素濃度は三畳紀末から上昇を始め、白亜紀・後期にはピークに達しています。ですから、これが恐竜の巨大化と何らかの関係があるのというのはほぼ間違いのないことだと思います。
その前の「古生代」には石炭紀に地球史を通して最も特異な酸素濃度の出欠大サービスがありますが、これは古代植物の大繁栄によるものであります。このときにはまだ恐竜は出現しておらず、二酸化炭素濃度の低下による寒冷化の時代でありますが、「古代トンボ」や「古代ムカデ」などの甲殻類が巨大化しています。そして、いよいよ「中生代・三畳紀」、即ち我らが恐竜の時代に突入しようというそのときには、植物が栄華を極めた古生代の終焉と共に大気中の酸素濃度は過去最低のレベルまで下がっています。
これがどういうことかと申しますと、恐竜といいますのは、このような「極端に酸素濃度の低い環境」に適応することができたために晴れて誕生が許されたということであります。ですから、恐竜というのはもともと酸素濃度が低くても十分に生きられるのですから、そのあと酸素がふんだんに使えるようになりますならば活動がどんどん楽になりますので、それが巨大化のひとつの要因になったというのは極めて理に適った筋書きということになります。
もちろん、古生代の終わりには気候が温暖化に転じたというのは、これは絶対条件です。ですが、恐竜たちは三畳紀の長い低酸素時代を実際に生き抜いているわけですし、巨大化はジュラ紀から始まり、白亜紀に掛けては留まることを知らない大繁栄を遂げたというのは概ねの事実であります。そして、極めつけに当たるのが白亜紀・後期の最終ピークと重なる「翼竜の巨大化」でありまして、多くの学者さんたちも、こればかりは酸素濃度の上昇という条件が揃わなければ実現しなかったであろうと指摘しています。果たして、如何に温暖な気候と高酸素濃度という条件が偶然にして重なったとはいいましても、挙句の果てには巨大生物が空を飛んでしまうなど、三十億年を越える地球の生物史上、これほど晴れがましい出来事はそう幾つもはなかったのではないでしょうか。
因みに大気中の酸素濃度といいますのは激しい運動を助けるためだけではなく、翼竜や古代トンボが空を飛ぶための「空気抵抗」にも関係していたのではないか考えられています。

>恐竜などの巨大生物が生息活動するには、非常に大きなエネルギーと新陳代謝が必要と考えられます。

そうですね、仰る通り、全くその通りではあるのですが、哺乳動物と恐竜では事情が違いますよね。
先に触れました通り、恐竜といいますのは三畳紀の「低酸素環境」に適応できたために後の繁栄を許されました。では、進化の過程で先手を取り、自らが絶滅するまでその生態的地位を譲らなかったのは、現存の爬虫類と比較しましても、恐竜というのは我々哺乳類とは異なる代謝構造を持ち、それを極めて有効に運用していたということなります。
申し上げるまでもなく、哺乳類といいますのは爬虫類よりも高等動物に当たります。ですがその弱点とは、少なくとも中生代・三畳紀の場合に限り、哺乳類といいますのは「内温性恒温」であるため、自分の体温を維持するためには常に大量の酸素を消費する必要があるということです。これに対しまして、初期の恐竜が「外温性変温」であったとしますならば、酸素消費量はたいへん少なくて済むわけです。しかも、酸素濃度は低いのですが、三畳紀には既に気候が温暖化していますので、「外温性」の恐竜は外気によって体温を獲得し、活発に行動をすることができたということになります。これにより恐竜は、三畳紀の低酸素環境において先手を取りました。ではその後、酸素濃度の上昇によって後続の高等動物である哺乳類に遅れを執らなかったのは、巨大化というのが必ずしも無尽蔵な代謝率の増加だけを招くものではなかったからです。

恐竜というのは恒温動物だったのではないかという説はだいぶ広く受け入れられていますが、実際のところは彼らに会ってみなければ分かりません。ですが、まず哺乳類のような「内温性恒温」であった場合は三畳紀の低酸素環境にきちんと適応できたかどうかが怪しくなります。では、現存の爬虫類はほとんどが「外温性変温」でありますが、これがある程度巨大化致しますと、今度は「慣性恒温」という極めてインスタントな機能を獲得することになります。
何処がインスタントで安直なのかと申しますと、「慣性恒温」といいますのは身体が大きくなればそれだけ蓄えられる熱の量が多くなり、ひとたび体温が上がれば何時までも冷めないので、結果的には恒温状態を維持することができるということなんです。もちろん、体重が増えれば身体を動かすためのエネルギーはその分だけ必要になります。ですが、恐竜の場合は哺乳類とは違い、体温を維持するための酸素消費量の上乗せはありませんので、巨大化をしましても、それがそのまま代謝率の悪化に繋がるというわけではありません。逆に恐竜は、中生代の温暖な環境においてこの慣性恒温を利用するために巨大化したと考えることもできます。

次に恐竜の呼吸方法なんですが、例えばティラノサウルスが満身の力を込めて獲物を倒したと致しまして、それでもって汗を流しながらハアハア、ゼイゼイと息を切らすなんていう光景がちょっと想像できますでしょうか。このような生理反応は言わば「酸欠」でありまして、どちらかと言いますならば、これは大量の酸素を消費する内温性恒温動物として「腹式呼吸」という手段を採用した我々哺乳動物の特徴であります。
多くの爬虫類といいますのは「胸式呼吸」であります。注意をして見ていれば分かるのですが、イヌやネコなど身近な哺乳動物とは違い、苦しそうな表情というものを見て取るということが中々できませんので、トカゲやヘビなどはあれだけちょこまかと動き回りながら汗ひとつもかかずに平然としているのが何とも不可解に思えて仕方がありません。ひとつの理由としましては、これも爬虫類の酸素消費量が基本的に少ないからなんですが、やはり友達にするならば哺乳類ですよね。
爬虫類の中でもワニといいますのは特別な構造を持っておりまして、哺乳類の「横隔膜」と同じ働きをする「横隔膜筋」によって他の爬虫類よりも効率の良い呼吸をすることができます。では、巨大化した恐竜にこのワニと同様の「横隔膜筋呼吸」ができたとしますならば、激しい運動にもある程度は耐えられたかも知れませんね。
ところが、ワニというのは「横隔膜筋呼吸」というたいへん効率の良い構造を持っているにも拘わらず、彼らは「水中のナマケモノ」といっていいほどにほとんど動きません。これは、ワニは長時間水の中に潜っているために運動量を目いっぱい抑え、酸素消費量をできる限り節約しているからです。激しい運動をするのは「いざ! 獲物だ」というときだけです
これがどういうことかと申しますと、哺乳類とは違い、酸素消費量の少ない爬虫類といいますのは必要なときに必要なだけ呼吸をすればそれで事が足りるということです。ですから、勇猛果敢なティラノサウルスが息も絶え絶えに懸命に獲物を追い掛けるなんていう余りにも情けない光景は、これは飽くまで私の希望でなんですが、できるものならば絶対にあってはならないことであります。

>また、生物が巨大化すると、どれくらいの酸素濃度が必要かについて調べた結果はありますか?

そうですね、白亜紀・後期の翼竜の巨大化が酸素濃度の上昇によるものであることが科学的に受け入れられていますならば、翼竜の運動能力を基にした酸素消費量というのは恐らく何らかの形で計算されているはずだと思います。ですが、念のため検索はしてみましたが、やはりそう簡単には調べが付くものではありませんね。仮に分かったとしましても、我々素人にはちょっこら理解できる内容であるとは思えません。
酸素濃度が高ければ生物が巨大化するというのは、これは恐竜を始め古生物の進化の歴史と比較しましても概ね間違いのないことだと思います。ですが、その巨大化が酸素濃度の上昇に対してある程度直接的な比例関係を表したのは「古代トンボ」のような甲殻類だけです。これがどういうことかと申しますと、古生代の寒冷化の時代に巨大化することができたということは、その主要因が酸素濃度の増加であったということです。これに対しまして、哺乳類や爬虫類などに関しましてはそれほど単純に線引きできるものではありませんし、恐竜の巨大化といいますのは温暖化という圧倒的な条件が揃わなければ、これはやりたくてもできたことではありません。
先にご説明致しました通り、酸素消費量だけで推し量りますならば、外温性爬虫類におきましては巨大化によって逆に代謝量が抑えられますが、哺乳動物の場合はある程度に達しましたならばそれ以上の巨大化は無理ということになります。ですが、現生動物の中で最も巨大化しているクジラ類といいますのは哺乳類でありながら酸素獲得にはたいへん不向きな海洋という環境で暮らしてします。このクジラが海の中を自由に泳ぎ回ることができますのは、それは細胞内に酸素を蓄えるためのミオグロビンの量が陸哺乳動物の十倍近くあり、心肺機能に対する酸素消費量の効率が極めて高いからです。
このように酸素消費量といいますのは、その動物の「運動量」「心肺機能」「代謝効率」によって大幅に変わってしまします。ですから、どの程度の酸素濃度であるならば巨大化が可能であるかということに一本で線引きをするというのは、これはどうやってもできないのではないかと思います。
恐竜といいますのはもともと低酸素環境に適応できる動物です。ですから、それが酸素濃度の上昇と共に巨大化をしたということは、それほどの高濃度ではなくとも、三畳紀の最低レベルを少しでも上回るならば、彼らはその分だけ活動を有利にすることができたのではないかと想像します。

参考URL:http://www.s-yamaga.jp/nanimono/chikyu/taikitokaiyonorekishi.htm

こんにちは。

>従って現在の大気中の酸素濃度より古生代の酸素濃度は高かったのではないか?と考えておりますが、調査結果などはあるのでしょうか?

恐竜時代といいますのは「古生代」ではなく、三畳紀、ジュラ紀、白亜紀を通した「中生代(2億5千万年~6千5百万年前)」の方ですよね。ちょっと面倒ですが、参考資料を一緒にご覧下さい(ページ中ほど、二番目のグラフです)。

http://www.s-yamaga.jp/nanimono/chikyu/taikitokaiyonorekishi.htm

グラフをご覧頂ければひと目で分かります通り、...続きを読む

Qなぜ空気中に窒素あ80%もあるのか

 なぜ空気中には窒素が80%近くもあるか。

 酸素が多すぎ(60%以上)ると酸素中毒になるとか、窒素が多すぎると、文字通り窒息死する、というところまでは分かったのですが、なぜ、地球上には窒素がこんな(約80%)にも多いのでしょうか。
 もっと酸素の割合が多くてもよさそうなものですが。

 『酸素が約20%+窒素約80%』前後というのが、生態系において、最も快適あるいは都合のいいバランスなのでしょうか。


 どうか教えてください。

Aベストアンサー

たぶん、ですが窒素の量は最初から決まっているんでしょうね。
堆積岩などに閉じ込められる分も多少はあるのかもしれませんけど。

で、酸素のほうですが、何億年というスパンで見ると酸素濃度はそれなりに上下しているようです。
古生代は酸素が現在の2倍近くあって、昆虫や動物は現代より活発に動き回っていたなんて話も聞きます。現代では考えられないような巨大なムカシトンボなどが飛べたのも、ひとえに生体が豊富な酸素を使えたから‥という話です。
逆に火山活動や気候変動の影響で酸欠気味の時代もあったようです。

窒素はどうか分かりませんが、酸素・炭素については、海に溶けたり、鉱物に形を変えたり、空気中の炭酸ガスになったり、いろいろなので生態系・気候・太陽活動などのバランスで酸素や二酸化炭素の濃度は上下してもおかしくはないはずです。
いずれにせよその都度適応した生物が栄えた訳でしょう。

あと酸素が多すぎると何でもかんでも燃えやすくなるので、山火事などで酸素が消費されて、結局それほど濃度はあがらない‥という話も聞いたような気がします。

何だか自信なさげな回答で恐れ入りますが。

たぶん、ですが窒素の量は最初から決まっているんでしょうね。
堆積岩などに閉じ込められる分も多少はあるのかもしれませんけど。

で、酸素のほうですが、何億年というスパンで見ると酸素濃度はそれなりに上下しているようです。
古生代は酸素が現在の2倍近くあって、昆虫や動物は現代より活発に動き回っていたなんて話も聞きます。現代では考えられないような巨大なムカシトンボなどが飛べたのも、ひとえに生体が豊富な酸素を使えたから‥という話です。
逆に火山活動や気候変動の影響で酸欠気味の時代もあ...続きを読む

Q酸素は水に溶けづらい・えら呼吸で魚は生きている

小5のこどもに訊かれて答えられません!
助けてください。

「酸素は水に溶けづらいのに、なんで 魚はえら呼吸で生きているの?」って聞かれました。

わからないので、
「たぶん、人間などに比べて酸素をそれ程必要としないのだろう。人間で脳が一番酸素を必要としているでしょ。魚は脳みそ小さそうだし。それに、浮力もあるから あまり体力を使わなそうだし・・・。」
と ごまかしているのですが。
(一応 こどもは納得しているようです。)

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

一般には魚類が生きるためには水の中の酸素量が約5mg/lぐらい必要です。大気中にしてみれば少ない値ではあります。しかし、このえらの機能がすごいんです。鰓では毛細血管が水と触れ合っておりそこから酸素を吸収します。鰓の中ではこの毛細血管が迷路のように折りたたまれて存在しているため、水と触れ合う表面積が驚くほど大きくなっており効率的に酸素を吸収することができます。しかも、酸素濃度が少なくなりやすい淡水では酸素が少なくなった場合に水面近くに寄り、大気を水と混ぜ合わせて鰓に送る行動もあります。金魚を飼っていてエアーポンプを止めてしまった場合、水面でパクパクやってますよね。海水では溶存酸素量が変化しにくいため、海水魚はこのような行動をしないんですよ。
結論から言うと鰓が効率的に酸素を取り込んでいるからです。

Q熱交換の基礎式を教えてください。

熱交換器における基礎式を教えてください。
蒸気と水での熱交換を行う際に、入口温度と出口温度の関係、
それに流速等も計算のデータとして必要なんだと思うんですが、
どういう計算で熱量、流速を決めればいいのか熱力学の知識がないので
分かりません。
いろんな書籍を買って勉強していますが、難しくて分かりません。
それに独学ですので、聞ける人がいなくて困っています。
どなたか、簡単に熱交換の基礎式などを教えてください。

Aベストアンサー

 伝熱の計算は非常に難しいのですが、「難しい」と言っているだけでは先に進みませんので、そのさわりを。
 基本式は、Q=UAΔtです。
 Q:交換される熱量
 A:伝熱面積
Δt:伝熱面内外の温度差
  (冷却水入出の差ではない)

 ここで曲者は、U(総括伝熱係数とか熱貫流係数とか呼ばれるもの)です。
 Uの内部構造は、1/U=1/h1+1/hs1+L/kav.+1/hs2+1/h2と表現され、hを見積もる事が大変難しいのです。
 h:伝熱面の境膜伝熱係数、内外2種類有る。
 hs:伝熱面の汚れ係数、内外2種類有る。
 L:伝熱面厚み
 kav:伝熱面の熱伝導率の異種温度の平均、熱伝面内外で温度が異なり、温度によって変化する熱伝導率を平均して用いる。
 hは、流体の種類や流れる速さ(主な指標はレイノルズ数)によって変化します。
 hsは、どの程度見積もるか、、、設備が新品ならZeroとしても良いのですが、使い込むとだんだん増加します。
 更には、Aも円管で厚みが有る場合は、内外を平均したり、Δtも入り口と出口の各温度差を対数平均するとか、色々工夫すべきところがあります。

>冷却管はステンレス製(SUS304)です。
 →熱伝導度の値が必要です。
>冷却管の中の水の温度は入口が32℃で出口が37℃です。>流量は200t/Hr程度流れております。
 →冷却水が受け取る熱量は、200t/Hr×水の比熱×(37-32)になります。この熱量が被冷却流体から奪われる熱量です。=Q
>冷却管の外径はφ34で長さが4mのものが60本
>冷却管の外径での総面積は25.6m2あります。
 →冷却管の壁厚みの数値が計算に必要です。
 伝熱面積も外側と内側を平均するか、小さい値の内側の面積を用いるべきです。

 まあしかし、現場的な検討としては#1の方もおっしゃっているように、各種条件で運転した時のU値を算出しておけば、能力を推し測る事が出来ると思います。
 更には、熱交換機を設備改造せずに能力余裕を持たせるには、冷却水の温度を下げるか、流量を増やすか、くらいしか無いのではないでしょうか。

 伝熱の計算は非常に難しいのですが、「難しい」と言っているだけでは先に進みませんので、そのさわりを。
 基本式は、Q=UAΔtです。
 Q:交換される熱量
 A:伝熱面積
Δt:伝熱面内外の温度差
  (冷却水入出の差ではない)

 ここで曲者は、U(総括伝熱係数とか熱貫流係数とか呼ばれるもの)です。
 Uの内部構造は、1/U=1/h1+1/hs1+L/kav.+1/hs2+1/h2と表現され、hを見積もる事が大変難しいのです。
 h:伝熱面の境膜伝熱係数、内外2種類有る。
 hs:伝熱面の汚れ係数、内外2...続きを読む

Q水蒸気は水の何倍ぐらいの体積になりますか

どのくらいの倍数になるか知りたいのです

Aベストアンサー

温度や圧力によって違います。
1気圧100℃の状態であれば、(22400x373)/(273x18)=1700倍になります。
ただし、温度が1℃変化するごとに、上記の373分の1ずつ変化します。また、圧力には反比例します。

Q好気呼吸で発生するATP量は、36?38?

グルコース1分子を好気呼吸で完全に分解した場合、高校生物の教科書では38ATPが発生すると書い
たいたはずですが、今日大学レベルのことが書いて
あるホームページを見たところ、36ATPという
記述が見られました。1つではなくたまたま見たと
ころ2つともです。
これはどういうことか教えて下さい。

なお説明は多少専門的でも構いせん。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

我々ヒトでも,臓器により違いがあります。解糖系で生じた2 NADHをミトコンドリア内に輸送する仕組みが二つあります。筋肉ではグリセロールリン酸シャトルで輸送します。この際には2 NADH → 4 ATPとなります。肝臓・心臓・腎臓ではリンゴ酸・アスパラギン酸シャトルで輸送します。これは2 NADH → 6 ATPとなります。つまり筋肉では36 ATP,肝臓・心臓・腎臓では38 ATPとなります。運動生理学関係の成書は以上の理由から筋肉での36 ATPを使っているものが多いと思います。

ただし,これらはNADH →3 ATP,FADH2 → 2ATPとして計算したものです。現在はNADH → 2.5ATP,FADH2 → 1.5ATPと計算する成書も多くなってきました。これですと32 ATPとなります。ここら辺は現在でも議論のあるところのようです。シャトルについては下記を参考にしてください。

○ミトコンドリア輸送系
http://hobab.fc2web.com/sub4-mitochondrial_transporter.htm


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