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液体ガスの窒素や水素が気化した場合
1kgあたり何cm3なるのでしょうか?
計算方法も教えていただけると他の液体ガスも調べたい時に
大変たすかります、よろしくお願いします。

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A 回答 (6件)

当然、常温での体積を考えられているのですよね?



窒素の原子量は14.0[g/mol]なので、窒素分子N2の分子量は28.0[g/mol]。

1kgが何モルになるかというと、
1000[g]/28.0[g/mol]

1モルの気体の体積は22.4リットル(=22.4cm^3)なので、

22.4[リットル]×1000[g]/28.0[g/mol]


公式風に一般的に書けば、

22.4 × 1000 ÷ 分子量 = 1kg当り体積[リットル]

この回答への補足

早速の回答ありがとうございます。
と言うことは水素の場合
分子量が2.0[g/mol]なので
22.4×1000÷2.0=11200
1kg=11200リットルと言うことになるのですね

補足日時:2007/04/29 21:43
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はい。

それでよいのですが、
22.4Lは有効数字3桁なので、分子量も有効数字は3桁は欲しいところ。

水素の原子量は 1.00794 なので、水素分子量は 有効数字3桁では 2.02
22.4×1000÷2.2=11100リットル
(1.11E5リットルとか1.11×10^5リットルと書く手もあります)
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この回答へのお礼

回答して頂きましてありがとうがざいました。

お礼日時:2007/04/30 07:12

1mol=22.4L(0℃)は、あくまで理想気体と仮定した場合です。


実際にはこのような理想気体は存在しません。
(現実的かつ厳密には ですが)

質問の回答には各気体のガス比重から算出するほうが
正確な容量が求められます。
計算方法は・・・分かりますよね。
ガス比重の単位はL/gですので。
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この回答へのお礼

回答して頂きましてありがとうがざいました。

お礼日時:2007/04/30 07:12

アボガドじゃなくてアボガドロの法則とゲイリュサックの法則を使えば計算できます。

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この回答へのお礼

回答して頂きましてありがとうがざいました。

お礼日時:2007/04/30 07:11

1kgが何モルが考えて、


そのモル数に22.4L掛ければいいのですが、
温度と圧力が書いていないのでそれにより変わります。

また、理想気体として考えた場合が22.4Lですが、気体によってはかなりずれています。
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この回答へのお礼

回答して頂きましてありがとうがざいました。

お礼日時:2007/04/30 07:11

重さをグラム単位で表したものを、その気体の分子量で割れば物質量が計算できます。


1モルの気体の標準状態における体積は22.4リットルですので、上記の値に22400をかければ計算できます。
常温であればその1割増程度になりますが、もう少し科学的に計算するのなら、そのときの温度を知る必要があります。
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この回答へのお礼

回答して頂きましてありがとうがざいました。

お礼日時:2007/04/30 07:10

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参考URL:http://www.watari.co.jp/gaslist/o2.htm

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圧力高くなると物質量増えるので 94(Mpa)/0.1(MPa)
よって、
 1(mol) × 300(L)/24.8(L) × 94/0.1 ≒ 11370 mol
窒素ガスのモル質量は 14×2 = 28(g/mol) なので
11370 × 1/1000 × 28(g/mol) ≒ 318.4kg

高校の化学では学びます。ボイルの法則、シャルルの法則、アボガドロの法則・・
 ※教科書に載っているのは、STPの古い値(0℃,1atm,22.4L)

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Aベストアンサー

>1molの液体または固体だと何mlになるってなにかで計算できる(法則性がある)のではないかと思うのです。

法則性などありません。
分子の質量、大きさはばらばらです。
それをどのように並べて行くかもばらばらです。

気体で成り立つ「温度、圧力が同じであれば1molの体積は分子の種類によらず同じになる」という性質が特殊なのです。隙間だらけの空間の中に動きまわっている気体粒子(分子の場合が多いです)があるという条件が特別なのです。空間が大きいですから分子の大きさや質量の違いが消えてしまったのです。特別に成り立つ性質だから法則になっているのです (化学では目に見えない原子や分子を扱っています。「分子の種類によらず成り立つ」という性質は第一級の法則です)。

>どんな物質でも0度1気圧で気体1molって22.4Lですよね
どんな物質でも成り立つというわけではありません。
0℃で1気圧の気体状態を実現出来ない物質はたくさんあります。水もそうです。
水で1気圧の圧力が実現できるのは100℃以上です。0℃であればもっと小さい圧力(0.006気圧)しか実現できません。そういう気体に対しては0℃、1気圧に読み直して考えています。

>また水の密度は4度の時1mlが1g(水、ウィキペディアより。密度は単位体積あたりの質量、ウィキペディアより)←これは実測値なんでしょうか。理論的に導きだしたい。
>そもそも水がどうして1mlで1gなのかがわからないです・・・

密度は全て測定でしか分かりません。
「理論的に」とはどういうことでしょう。
密度は水の分子量や分子構造に関係なく求められるものです。
体積と質量とがわかればいいのです。
水の場合に1mlで1gと、数字が1ばかりになるのはgという単位を水を基準にして決めたからです。
比重が1になるというのも重さの比較の基準が水だったからです。
水1gの温度を1度上げるのに必要な熱量が1calというのも水が基準だからです。

もっと後の時代に、より精度の高い数値が必要になって基準が取り換えられたとしても元の数字は大きく変わりません。(大きく変わると困ります。)

そういうことで言えば原子量の基準は水素です。一番軽い水素原子を基準にとってその何倍であるかが原子量です。小数点下第1位までしか普通扱わないのですからこれで十分です。

原子量は比較質量です。従って分子量も比較質量です。
>単位は密度がg/Lで、分子量はg/molで、
分子量には単位が付きません。g/molになるのは分子量ではなくてmol質量です。

液体の水H2O 1molで18ml、液体の水素H2 1molで28.6ml
分子の数は同じです。分子1つ当たりの体積は水素の方が1.5倍大きいです。
分子1つの質量は水の方が9倍大きいです。当然分子1つの大きさも水の方が大きいです。
大きくて重たい水の分子の方が、小さくて軽い水素分子よりも狭い空間の中にいるのです。
これが#3にある「分子間力の違い」を表しています。

#3
>水と油ではずいぶん密度が変わりますが、これも分子同士の引っ張り度合いが違うから起こるのです。

私のイメージでは「ずいぶん密度が変わる」ではなくて「近いところにある」です。
金属などに比べるとたいていの有機物は密度の値が近いのです。
(鉄:原子量56、比重7.9  銅:原子量64、比重9.0)
てんぷら油の成分であるオレイン酸の比重は0.9、ガソリンの成分であるオクタンの比重は0.7です。
分子量の値はオレイン酸282、オクタン114です。水よりもずっと大きいです。大きくて、重たい分子が材料になっているのに密度が小さいのです。分子と分子の間の隙間が大きいということになります。でも近い値ですから隙間が特別大きいわけではありません。
異性体について比較してみるのも面白いでしょう。
分子を作っている原子の種類、数が同じであるのに構造が異なる場合です。
ブタノールC4H9OH 比重0.81、 ジエチルエーテルC2H5OC2H5 比重0.71
分子量はどちらも74です。

>1モル体積という呼び方をするのですね。

こういう呼び方はふつうしません。単に「mol体積」、または「モル体積」です。
mol体積の単位がL/molです。
標準状態の気体の場合であれば22.4L/molです。
液体の水であれば0.018L/molです。

#4
>水が沸騰しても同じ体積の中に閉じ込められていると、体積が3桁増になりたいのに「我慢」をさせられるわけです。

だから沸騰がおこらないのです。沸騰がおこらずに温度が高くなります。蒸発は起こりますから釜の中の空間の圧力も高くなります。圧力釜には蒸気の逃がし弁が付いています。その弁の働きで圧力がある高さのところでほぼ一定になります。その圧力で決まる温度になって初めて沸騰がおこります。沸点はかなり高くなっています。

>だから、圧力鍋を使うと具材が強く押されて柔らかくなります。

圧力釜は圧力で押さえつけて調理する道具ではありません。
普通の鍋で調理する時よりも高い温度を維持することができるので、芯まで軟らかくなる時間が短くなるのです。

>1molの液体または固体だと何mlになるってなにかで計算できる(法則性がある)のではないかと思うのです。

法則性などありません。
分子の質量、大きさはばらばらです。
それをどのように並べて行くかもばらばらです。

気体で成り立つ「温度、圧力が同じであれば1molの体積は分子の種類によらず同じになる」という性質が特殊なのです。隙間だらけの空間の中に動きまわっている気体粒子(分子の場合が多いです)があるという条件が特別なのです。空間が大きいですから分子の大きさや質量の違いが消えてしま...続きを読む

Qガスの単位 m3(立方メートル)は何g(グラム)???

自宅のガス料金と、カセットコンロ用のカセットガスの金額を比較しようと思ったのですが、自宅のガスは「立方メートル」、カセットガスは「グラム」単位でした。
立方メートルとグラムの比較はできるのでしたっけ??
無知ですみません。
教えてください。

Aベストアンサー

 ガスの容積は1気圧・常温のもとでの容積を示しますので、化学の教えるところにより、
22.4リットルが1モルになります。あとは分子量を求めれば、計算できないことはありません。

 1立方メートル(=1000リットル)における重さ=分子量×1000/22.4

この式で求まります。
ガスの分子式から、C(炭素)を12、H(水素)を1として計算すれば求まるでしょう。

 ただし、一口にガスといっても、いろんな種類があり、同じ容積でも重さが違います。

・都市ガスの場合
 最近の都市ガスの場合、天然ガスが一般的で、主成分はメタン(CH4)です。
 分子量は12+4=16ですから、先ほどの式から約714gと求まります。

・プロパンガス
 プロパンはC3H8ですから、分子量は3×12+8=44です。
 したがって1m3あたり1964gとなります。

・カセットコンロ
 カセットコンロのボンベには、ブタン(C4H10)が使われることが多いです。
 分子量は58ですから、1m3あたり2589gとなります。

ただし、ガスの中には主成分と異なるものも含まれていますので、これらは目安です。
また、ガスの種類が異なると、得られる熱量は重さに比例しません。
発生熱量はガスごとに異なります。

 ガスの容積は1気圧・常温のもとでの容積を示しますので、化学の教えるところにより、
22.4リットルが1モルになります。あとは分子量を求めれば、計算できないことはありません。

 1立方メートル(=1000リットル)における重さ=分子量×1000/22.4

この式で求まります。
ガスの分子式から、C(炭素)を12、H(水素)を1として計算すれば求まるでしょう。

 ただし、一口にガスといっても、いろんな種類があり、同じ容積でも重さが違います。

・都市ガスの場合
 最近の都市ガスの場合、天然ガスが一般的...続きを読む

Qキログラム(kg)を立米(m3)に直すと?

初歩的な質問で恥ずかしいのですが、
250kgと1400Kgを立米m3に直すといくらになるか教えて頂きたいのですが?

Aベストアンサー

単位の換算には前提条件が必要です。
今回の場合は比重ですね。

比重は対象の温度次第で変化しますので、温度もわからないと正確な換算はできません。
例えば水の場合、比重が1なのは4℃の時で100℃では0.958まで下がります。
1400kgなら1.4m3と1.46m3と結構な差が出ます。

Q気体の膨張率は気体の種類で違うのか?

気体の膨張率は気体の種類で違うのか?との質問ですが、1度温度が下がる毎に、絶対零度に近づき、1/273.15づつ体積が小さくなるのだから、全て気体の膨張及び、縮小率は同じと私は思います。しかし私が説明しても職場の人は??違うといいます。

 私が間違っているのでしょうか?
 皆さご教授を宜しくお願いいたします。

Aベストアンサー

質問されている方がどういう場面でこの話をされたかが分かりません。どういう職場かも分かりません。気体の膨張率の話が出るというというのはどういう職場なんでしょう。。これが分からないと答えようがありません。
私は単に話がかみ合っていないだけのように思います。どちらが正しいとか間違っているとかの話ではないと思います。職場の方達が質問者様の話の何処に納得が行かなくて引っかかったのか解きほぐす必要があります。正しいことを言っているから分からない方がおかしいという立場だと相手のこだわりが分かりません。
解答されている方は理想気体の話をされています。でも気体の状態方程式は皆知っているというレベルの場面ではないと思います。だから理想気体を持ち出す必要のないところに問題があったのではないかなと思っています。普通の職場で理想気体と実在気体の食い違いが問題になる事があるでしょうか。

シャルルの法則は18世紀の後半(1787)です。
内容は2つあると思います。
(1)「種々の気体は同じ膨張係数を持つ」
(2)「膨張係数の値は1/273である」

(1)の方が(2)よりも測定しやすい内容だと思います。同じ割合で増加するというのは証明しやすいです。この割合が気体ごとにバラバラな値ではなくてほぼ同じになるというのは新しい法則の発見として受け止められたと思います。有効数字4桁とか5桁の話ではありません。2桁から3桁あれば充分です。

温度測定がはいってくると難しくなります。273を出すのでもかなり難しいです。300が出ればまあ成功でしょう。
273.15という現在の絶対零度の値を出して法則を押し付けると反発が来ます。何でそんなに細かいところまで言えるんや?となります。有効数字5桁で成り立つという事は無理です。これになると基準系としての理想気体という考えが必要になってきます。

でも法則というのはそこまでの数値の精度がいつも求められているものでしょうか。
ある出来事の結果を幅1割の範囲で予想出来るということがあったとします。これは普通の意味で言うと凄いことです。1%の範囲で予測できるというと普通は神業です。でもそれが出来るというのが法則です。
確かさの表現として「十中八九」とか「九分九厘」とかがあります。うえの10%、1%に対応します。有効数字で2桁から3桁の精度です。

普通の気体で普通の温度、圧力の近くで用いる限り、ボイルの法則もシャルルの法則も充分この精度で当てはまります。常温で気体の物質を加熱していくとき(此処で冷やすを持ち出すといけません)にシャルルの法則は有効です。圧力も10気圧程度までだったらかなり安心して使えます。ボンベに加圧して入れるなんて事を想定する必要はありません。よく「温度が高いとき」とか「」圧力が低いとき」とかの注が載ります。でも実用的に用いるとき「どれくらい温度が高蹴ればいいのか」、「どれくらい圧力が低ければいいのか」の目安を与えている本は少ないです。こういう事を曖昧に聞かされると「役に立たないことを教えられている、こんな事やっても仕方がない」と投げ出してしまう生徒が出てきます。

気体の法則ですから気体である範囲でしか使えないという前提は必要です。だから「高温とは気体が液体になる温度に比べて」ということになります。「1気圧は低圧だ」と考えてよいでしょう。

ボイルの法則に比べてシャルルの法則の方が馴染みにくいです。「圧力が2倍になれば体積が半分」という表現に比べて上に書いた法則(1)(2)の内容は難しいです。「温度を2倍にすれば・・・」だったら楽なんですが「絶対温度を2倍にすれば・・・」ですからちょっとハードルがあります。
でも「ピストンの付いた容器に気体が入っている。室温から何℃くらいまで加熱すると体積が2倍になるか。100℃、150℃、・・・と50℃刻みの値で答えよ。」だと答えやすいのではないでしょうか。

質問されている方がどういう場面でこの話をされたかが分かりません。どういう職場かも分かりません。気体の膨張率の話が出るというというのはどういう職場なんでしょう。。これが分からないと答えようがありません。
私は単に話がかみ合っていないだけのように思います。どちらが正しいとか間違っているとかの話ではないと思います。職場の方達が質問者様の話の何処に納得が行かなくて引っかかったのか解きほぐす必要があります。正しいことを言っているから分からない方がおかしいという立場だと相手のこだわり...続きを読む

QCO2液体→気体したときの体積

CO2 液体を気体にさせると体積は、何倍になるか教えてください。
また、計算式があれば教えてください。

質量保存の法則からいくと
100g(液体)
44g/mol

2.27mol
2.27x22.4L
∴50L
となるようなきがしますが・・・50L以上になるはずなんですよね。。わかりますか??

Aベストアンサー

> 計算式があれば教えてください。

簡単な計算式は、ないと思います。
しかし、化学便覧やデータベースに載っている数値を使うと、簡単に計算することができます。

NIST Standard Reference Database Number 69
Thermophysical Properties of Fluid Systems
http://webbook.nist.gov/chemistry/fluid/
に液体CO2の密度とモル体積が載っていましたので、0℃~31℃の値を表にしてみました。絶対圧というのは、液体CO2が十分に残っているときの、炭酸ガスボンベの中の圧力です。ボンベ内で液体CO2と気体CO2が平衡状態にあれば、ボンベの内圧は必ずこの値になります。


> CO2の液体25℃→気体25℃でしたらどうでしょう?

気体を、ボンベ内の高圧気体ではなく大気圧に戻した気体と考えれば、表より

 6.43MPaの液体→0.1MPaの気体
 
の体積変化は

 モル体積0.062L/mol→モル体積24.8L

となりますので、体積は24.8÷0.062=400倍になります。


表 液化炭酸ガスの密度
------------------------------
温度(℃), 絶対圧(MPa), 密度(g/mL), モル体積(L/mol)
0.0, 3.49, 0.93, 0.047
1.0, 3.58, 0.92, 0.048
2.0, 3.67, 0.92, 0.048
3.0, 3.77, 0.91, 0.048
4.0, 3.87, 0.90, 0.049
5.0, 3.97, 0.90, 0.049
6.0, 4.07, 0.89, 0.049
7.0, 4.18, 0.88, 0.050
8.0, 4.28, 0.88, 0.050
9.0, 4.39, 0.87, 0.051
10.0, 4.50, 0.86, 0.051
11.0, 4.61, 0.85, 0.052
12.0, 4.73, 0.85, 0.052
13.0, 4.85, 0.84, 0.053
14.0, 4.97, 0.83, 0.053
15.0, 5.09, 0.82, 0.054
16.0, 5.21, 0.81, 0.054
17.0, 5.34, 0.80, 0.055
18.0, 5.47, 0.79, 0.055
19.0, 5.60, 0.78, 0.056
20.0, 5.73, 0.77, 0.057
21.0, 5.86, 0.76, 0.058
22.0, 6.00, 0.75, 0.059
23.0, 6.14, 0.74, 0.060
24.0, 6.29, 0.73, 0.061
25.0, 6.43, 0.71, 0.062
26.0, 6.58, 0.69, 0.063
27.0, 6.74, 0.68, 0.065
28.0, 6.89, 0.66, 0.067
29.0, 7.05, 0.63, 0.070
30.0, 7.21, 0.59, 0.074
31.0, 7.38, 0.47, 0.094
------------------------------

> 計算式があれば教えてください。

簡単な計算式は、ないと思います。
しかし、化学便覧やデータベースに載っている数値を使うと、簡単に計算することができます。

NIST Standard Reference Database Number 69
Thermophysical Properties of Fluid Systems
http://webbook.nist.gov/chemistry/fluid/
に液体CO2の密度とモル体積が載っていましたので、0℃~31℃の値を表にしてみました。絶対圧というのは、液体CO2が十分に残っているときの、炭酸ガスボンベの中の圧力です。ボンベ内で液体CO2と気体CO2が...続きを読む


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