体温での水の蒸気圧は47Torrである。肺の中の全圧を760Torrとすると、乾燥空気の分圧はいくら?

A 回答 (1件)

 質問の趣旨は、「(このときの肺の中の)乾燥空気の分圧はいくらか?・・・という「問題」を解いて欲しい」ということでしょうか?



 「分圧」の定義は、熱力学の初歩の教科書に必ず載っています。まずそれを調べて、ご自分で考えてみてください。定義を知った時点で解けたも同然の問題ですので。
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Q湿度を含む比熱比について

比熱比を調べてみると、乾いた空気の比熱比は1.4であると書いてあります。
では、湿度を含む比熱比はいくつになるのでしょう?
変わるのか変わらないのかだけでもお願いします。

参考までに、水蒸気の比熱比は1.33だそうです。

Aベストアンサー

水蒸気の空気に対する物質量の割合をαとします。

空気のモル定積比熱、モル定圧比熱は5R/2、7R/2 (比熱比=1.4)
水蒸気のモル定積比熱、モル定圧比熱は6R/2,8R/2  (比熱比=1.33)

これより
混合気体の比熱比は
<γ>=(7+8α)/(5+6α)

Q空気圧の減少から出て行った空気量の算出方法

お世話になります。

主題のとおり計算方法を教えていただきませんでしょうか。
実際に調べたいのは、
10Lの容器を持つコンプレッサーに約7kg/cm2の圧縮空気が入っています。
それが1分後の圧力計を見ると6kg/cm2に下がっています。
これは何Lの空気が漏れたと計算すれば宜しいでしょうか。

温度等を無視したもので結構ですので、計算方法がありましたらお教え願います。

Aベストアンサー

 補足、承りました。#2,3です。

 コンプレッサーは空気漏れでも容積は変わらず、空気は漏れる前後で仮に摂氏20度(絶対温度293度)だとしますね。

>n-n'=PV/RT-P'V'/RT'=(PV/T-P'V'/T')/R

 こちらで求める場合は、リンク先のRのうち、気圧(atm)で表しているR=8.20574×10^(-2)[L][atm]/([K][mol-1])でモル数を求めます
 さらに、1モルが1気圧で22.4Lであることを使うと、漏れ出た空気の1気圧での体積(L)が求まります。
 計算すると、約9.3Lになります(小数点第2位を四捨五入)。

>1-(n'/n)=1-(P'V'/RT')/(PV/RT)=1-(P'V'/T')/(PV/T)

 定数Rが不要のこちらで求めた場合は、率が出ます。注意点はコンプレッサー内の気圧が変化することを考慮することです。
 漏れ出た空気は、それが10Lからだとして(10倍、L)、コンプレッサー内の気圧が変化することから、7気圧と6気圧の平均で6.5気圧として、それが1気圧での体積(6.5倍、L)になるとすれば求まります。
 計算すると、約9.3Lになります(小数点第2位で四捨五入、第2位以下で上記と誤差はあります)。

 実際にはコンプレッサー内で空気の温度低下により、実際には多少は少ない量かもしれませんが、おおよそでよければ、お示しの条件からは、約9.3Lとしてよいかと思います(有効数字の桁数は、ご都合によってお決めください)。

 補足、承りました。#2,3です。

 コンプレッサーは空気漏れでも容積は変わらず、空気は漏れる前後で仮に摂氏20度(絶対温度293度)だとしますね。

>n-n'=PV/RT-P'V'/RT'=(PV/T-P'V'/T')/R

 こちらで求める場合は、リンク先のRのうち、気圧(atm)で表しているR=8.20574×10^(-2)[L][atm]/([K][mol-1])でモル数を求めます
 さらに、1モルが1気圧で22.4Lであることを使うと、漏れ出た空気の1気圧での体積(L)が求まります。
 計算すると、約9.3Lになります(小数点第2位を四捨五入)。

>1-(n'/n)=1...続きを読む

Q熱交換器の熱量と比熱の求め方

空気予熱器についていくつか質問があります。
①空気の流量10000m3N/h、空気温度が20℃から100℃まで上昇、排ガス温度が300℃から200℃まで減少するとして、あと何が分かれば交換熱量が分かりますか?
(mcΔTの式は使えないのですか?)
②空気の比熱は、0.24[kcal/kg ℃]と書いてありました。この比熱って温度によって変化しないのですか?

Aベストアンサー

空気の比熱は、温度によって、若干変化します。
0℃から100℃で、約0.24kcal/kg・Kとして良いでしょう。
200℃から300℃で、約0.25kcal/kg・K程度です。
差は、約4%です。
流量を重量流量になおすと、0℃の空気の密度を1.251kg/m3として、10000m3/h→12510kg/hとなります。
空気側の加熱量=12510×0.24×(100-20)=240192kcal/h
これが、交換熱量になります。
排ガスの重量流量=240192/(0.25×(300-200))≒9608kg/hとなります。

Q2種類の液体の飽和蒸気圧

密閉した容器の中にA,Bという液体を入れたときの飽和蒸気圧ってどうなるのでしょう。

ドルトンの分圧の法則ってありますよね。
Aの蒸気圧が10kPaで、Bが20kPaだと、全圧は分圧の合計なので、A,Bが混ざっているときは30kPaになるんでしょうか。
それとも、混ざっている比率に応じて10kPa~20kPaの値をとるのでしょうか。

どうぞよろしくお願いします。

Aベストアンサー

こう考える方が、わかりやすいです。

ある、温度Tにおける、2種類の液体A,Bの混合液の蒸気圧はいくつになるか?

この問題を、解くには、このA,Bの2成分系が
  理想溶液   例 ベンゼン+トルエン
  非理想溶液  例 エタノール+水
の何れなのか?を調べる必要があります。

理想溶液を形成する2成分の場合、
ある温度Tにおける、
 Aの純物質の蒸気圧が10kPa
 Bの純物質の蒸気圧が20kPa
混合液中の
 Aのモル分率をx
 Bのモル分率を(1-x)
だと仮定すると、
 全圧は (10kPa*x)+(20kPa*(1-x))
になります。 

非理想系については、学問になりますので、キーワード
  ・2成分系
  ・気液平衡
 ・活量係数
 ・ウィルソン定数
  などで調べてみてください。

Q比熱比とは

自動車のエンジンに関する本を読んでいて、EGRというものがでてきました。そこで、排気ガスを混ぜることによって比熱比が上がり、燃料消費率が低下すると書いてあったのですが、比熱比というのがよくわからなくて困っています。比熱比とはいったいどういったものなのでしょうか。
オットーサイクルの熱効率の式から、比熱比が上がると効率がよくなることはわかったのですが、排気ガスの主成分であるCO2の比熱比を調べると1.301となっており、空気の1.402に比べると逆に低くなってしまうように思われるのですが、なぜ比熱比が上がるのでしょうか。実際のエンジンの混合気の比熱比とはどのぐらいになっているのでしょうか。
長くなってしまって申し訳ありません。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

>定圧比熱は同じ物質であっても温度によって変わる(Cpは温度が上がると上がる)と本に書いてあったのですが、定容比熱及び、比熱比もやはり変わるのでしょうか。もし変わるのであればどのように変わるのか(上がるのか下がるのか)教えていただけないでしょうか。

すごい学習意欲ですね。驚きました。すばらしいです。
定圧比熱、定容比熱ともに温度の関数です。したがって比熱比も温度の関数です。また、定圧比熱は温度が上がると値は増加します。定容比熱については忘れました(たぶん増加していると思います)。

物性値のテーブルが「流体の熱物性値集」日本機械学会(1983)に
載っていたと思います。
(学生さんでしたら大学の図書室にあるかもしれません)

私が大学生のときは空気の物性を温度の関数として与える式
を用いて研究してました。便利ですよ。

Q吸入気窒素分圧肺胞気窒素分圧動脈血窒素分圧

医学系の成書によると、大気の窒素分圧は760*079≒160、吸入気窒素分圧は飽和水蒸気発生し(760-47)0.79≒563、肺胞気は760から(PAO2+PACO2+PH2O)を差し引いたものとあり760-(100+40+47)≒573とあります。
窒素ガスは生体内では不活性なため出入りがないため、肺胞気=動脈血=静脈血ともあります。

気道から肺砲にたどり着くと窒素分圧が増加する???。どう解釈したらよいのでしょうか。



PAO2は(760-47)0.21-(40/0.8)、PACO2は0.863( VCO2/ VA)=0.863(200/4.3)から求めています。
(圧単位はmmHg、VCO2はVドットCO2、VAはVドットAです)

Aベストアンサー

生物学のカテゴリーで再質問された方が無難だと思われます。

Q定積モル比熱の使い方が分かりません.

定積モル比熱の使い方が分かりません.
「1気圧,体積5L,温度300Kの空気を2000Jの仕事を加えて急激に圧縮した.温度は何度上昇するか?ただし,空気は理想気体とみなし,定積モル比熱を21J/(mol*K)とする.」
という問題が分かりません.
まず理想気体の状態方程式より,物質量は0.203mol.
答えには470℃とあります.
これは21*0.203*ΔT=2000より求まるΔTと一致します.
ですが,圧縮したのに定積モル比熱が使えるのですか?
どうすれば答えが出ますか?

Aベストアンサー

1さんの回答でいいのですが、少し補足です。

>圧縮したのに定積モル比熱が使えるのですか?

ご質問のとおり本当はだめです。

ですが、理想気体の場合、内部エネルギーが温度のみで決まり体積に依存しないという性質があるために、内部エネルギーの変化は体積変化の有無に関らずいつでも

ΔU = n cv ΔT

と書くことができます。比熱も定数です。なので、この問題の場合では、

>これは21*0.203*ΔT=2000より求まるΔTと一致します.

これでOKになります。

Q平衡蒸気圧に関して

半径rの水滴と水蒸気との間の平衡状態における蒸気圧es(r)は、

es(r)=es(∞)exp[2σ/(rRρT)]
es(∞)は平面の水に対する飽和水蒸気圧、σは水の表面張力、Rは水蒸気の気体定数、ρは水の密度、Tは温度。

になるそうなのですが、導けません。
どなたか教えて頂けないでしょうか。

Aベストアンサー

一つは純粋に力の関係。表面張力をもつ曲がった面の両側では圧力がことなります。(Laplaceの関係式)
p"-p'=2σ/r...(1)
です。p'が曲面の外側(という表現が正しいかどうか判りません。Convex側という言い方もあるような。)の圧、p"が曲面の内側の圧、rがその曲面の曲率半径、σが表面張力です。今の場合p'が水蒸気圧、p"が水側の圧です。これはそんなに難しいことではありません。下に上げたサイトの2.3の通りです。
もう一つは物理化学的関係です。平衡ならば水のμ"と水蒸気のμ'について
μ'=μ"...(2)
です。ここでもし平衡から無限小離れたところに移動することを推定すると、
dp"-dp'=d(2σ/r)...(3)
dμ"=dμ'...(4)
です。ここでGibbs-Duhemの式
s'dT-v'dp'+dμ'=0...(5)
s"dT-v"dp"+dμ"=0...(6)
を使います。温度が一定ならば、(5),(6)と(4)より
v'dp'=v"dp"...(7)
を得ます。これを(3)に代入しますと
(v'/v")dp'-dp'=d(2σ/r)
{(v'-v")/v"}dp'=d(2σ/r)...(8)
となります。ここでv"(水のモル体積)をv'(水蒸気のモル体積)に対して無視します。またv'=RT/p'です。この時(8)は
(1/v")(RTdp'/p')=d(2σ/r)...(9)
となります。これを(1/r=0, p'=po')から(1/r,p')まで積分します。そうすると
(1/v")RTln(p'/po')=2σ/r
即ち
ln(p'/po')=2σv"/rRT...(10)
となります。これが求めるものです。なお、質問者さんの式ははモル体積v"(MKS系ならm^3/mol)の代わりにその逆数(mol/m^3)を使っています。水の場合v"は18x10^(-6) m^3/molですから、これの逆数は5.56x10^4 mol/m^3であることに注意です。No1さんの御指摘にあるように密度(g/ccなど)で考えると辻褄が合わなくなります。

参考URL:http://heat6.mech.okayama-u.ac.jp/thermal/ronbun/H110.pdf

一つは純粋に力の関係。表面張力をもつ曲がった面の両側では圧力がことなります。(Laplaceの関係式)
p"-p'=2σ/r...(1)
です。p'が曲面の外側(という表現が正しいかどうか判りません。Convex側という言い方もあるような。)の圧、p"が曲面の内側の圧、rがその曲面の曲率半径、σが表面張力です。今の場合p'が水蒸気圧、p"が水側の圧です。これはそんなに難しいことではありません。下に上げたサイトの2.3の通りです。
もう一つは物理化学的関係です。平衡ならば水のμ"と水蒸気のμ'について
μ'=μ"...(2)
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Q気体の比熱について

仕事の関係で、ある排ガスの比熱を求めたいのですが計算の方法が分かりません。(排ガスの成分は検査可能です。)1m3の空気を1℃上昇させるのに必要な熱量は0.3kcalとのことですが、気体の組成が変われば比熱は変化するのでしょうか。同体積中の気体中に含まれる分子数に比例するのでしょうか。

Aベストアンサー

比熱は分子の形状によって異なるはずです。
1原子分子(希ガス)の定積モル比熱は(3/2)RT、定圧モル比熱は(5/2)RT
等核2原子分子(酸素、窒素など)の定積モル比熱は(5/2)RT、定圧モル比熱は(7/2)RT
・・・のように。
複雑な分子ほど比熱が大きくなると思ってよいと思います。したがって、気体の組成が変われば比熱は変わるということになります。

同温、同体積中の気体に含まれる分子数は、理想的には、気体の種類によらず一定です。

Q蒸気圧力について

蒸気のヘッダーからの圧力について質問です。
蒸気はヘッダーからのバルブを閉めていくと圧力は下がりますよね?
閉めるということは配管径が小さくなると考えた場合。
僕は昔、連続に定理というのを習いました。

A1・V1=A2・V2

A:断面積 V:流速

この定理から考えると面積が変わっても流量は変わらない事になりますし圧力も変わらない気がします。
どう理解すればよいのでしょうか?

Aベストアンサー

数式ですっきり説明できませんが。ご質問の数式には
流量を一定に保つという大前提があるように思います。
そのためには断面積が小さくなれば、圧力を上げなければ
一定の流量は確保出来ません。この圧力の要素が数式からは抜けているように思います。


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