CO2の圧力が1.8MPaで口径がΦ4の配管を通過し、3.6×10^-5m3程度の容器(シリンダー)へ流入する場合、CO2の必要容量は何Nm3/hになるのでしょうか?上記条件にて算出可能でしょうか?

また、気体の種類や圧力、配管口径の値を変えた場合においても、同様に算出をしたいので、出典もしくは定理名称もご教示下さい。

宜しくお願い致します。

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A 回答 (2件)

No.1です。


簡単に言うと圧力が1.8MPaで36ccのCO2は大気圧では何ccかという質問かと思います。気体は体積と圧力は反比例するという、ボイルの法則が使えるでしょう。(url参照)
最初、圧力P1で体積V1だった気体は圧力P2のとき体積がV2になったとするとボイルの法則は
   P1×V1=P2×V2     (1)
であることを述べるものです。
ご質問の場合は
   P1=1.8MPa、V1=36cc、P2=1気圧=0.1MPa
のときV2を求める問題です。(1)から
   V2=P1×V1/P2=1.8×36/0.1=648cc
です。(1)を使えば例えばP2を別の値にしたいときも簡単に計算ができます。
温度の影響を気にする場合は(温度が高いほど気体は膨張して体積が大きくなります)、ボイル-シャールの法則を使うことになりますが、詳しくはurlを参照してください。 

参考URL:http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%B0%97%E5%9C%A7
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。

spring135さんの考えに、圧力と温度の関係、気体固有のファクター(物質量、気体定数)を加味すれば、より正確に回答が導けそうです。

理想気体の状態方程式、ボイル・シャルルの方式を用いればいいということですよね!?

参考になりました!!

お礼日時:2009/05/22 12:44

問題を整理するために質問します。


CO2の入っている容器Aから3.6×10^-5m3程度の容器(シリンダー)BへCO2を移すということですか。その場合まず容器A,Bで内圧をいくらとするかが問題です。
>CO2の圧力が1.8MPaで口径がΦ4の配管
というのは容器Bの内圧を言っているのですか。

3.6×10^-5m3程度の容器というのは要するに36ccの容器ですね。内圧を大気圧程度とするなら、こんな小さい容器にためるのであればCO2ボンベ(通常数気圧はある)でほんの少しですので計算するまでもないでしょう。計算が目的の質問ですか。
>必要容量は何Nm3/h
というのは時間を気にしているのですか。それなら何時間でという指定が必要です。
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この回答へのお礼

ご質問ありがとうございます。下記の通り回答致します。
>CO2の入っている容器Aから3.6×10^-5m3程度の容器(シリンダー)BへCO2を移すということですか。
ans.その通りです。

>容器Bの内圧を言っているのですか。
ans.その通りです。容器Aの内圧は不明です。

>計算が目的の質問ですか。
ans.容器BへのCO2必要容量が知りたいのが目的です。条件としては、当初の質問で挙げた事項のみであり、それらの条件から必要容量(Nm3/h←気体の標準状態での容量)が計算できるのであればご教示頂きたかったものです。容器Bの内圧を1.8MPaとするならば、容器Bの容量が36cc程度であっても、気体は圧縮されるので、標準状態で示せば、3.6×10^-5Nm3/h以上となるのではないのでしょうか?

>時間を気にしているのですか。
ans.気にしているのは、時間ではありません。気体の標準状態での要求量が知りたいのが目的です。


上記回答も踏まえ、ご回答宜しくお願い致します。

お礼日時:2009/05/22 08:15

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Aベストアンサー

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・これは、電子何mol?
※ここまでは単なる算数の問題

・この電気量を流した時、発生する酸素の物質量(モル数)は?
※ここでちょっと化学
「水の電気分解」のところで学習するはずですが、酸素分子1molを発生させたとき、4molの電子が出てきます。

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あれれっ?
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Q水で満たされた流入口と流出口を持つタンクにおいて、流入量>流出量となることはありえますか?

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 No.1さんがすでに回答されていますが、補足的に。
 気体の状態方程式
PV = nRT
が基本ですが、単位は場合によって違うものが使われます。
 最も汎用性のある単位は、SI(国際単位系、“SI”はフランス語での頭文字です)に定められている単位です。
圧力:Pa(パスカル)
   Pa = N m^(-2)(ニュートン毎平方メートル))
     = J m^(-3)(ジュール毎立方メートル)
体積:m^3(立方メートル)
です。しかし、圧力と体積は、しばしば次の単位で表されます。SI単位との関係式をその下に記します。
圧力:atm(気圧)
   1 atm = 1.01325×10^5 Pa
体積:L(リットル)
   1 L = 10^(-3) m^3
物質量の単位はmol(モル)、温度(絶対温度、熱力学温度)の単位はK(ケルビン)です。セルシウス温度との関係は、次の通りです。
絶対温度/K = セルシウス温度/℃ + 273.15
たとえば、0 ℃を絶対温度に直すには、
絶対温度/K = 0 + 273.15 = 273.15 ∴絶対温度 = 273.15 K
となります。高校の範囲では、よく273 Kと省略して使われます。
 標準状態(0 ℃、1 atm)での1 molの理想気体の体積は、
約22.4141 L
です。No.1さんのご回答のように、よく22.4 Lと略して使われます。
 気体定数Rは、使う単位によって数値が異なります。SI単位を使うと、
R = 8.314510 J K^(-1) mol^(-1) (ジュール毎ケルビン毎モル)
となります。8.314と覚えておけばよいでしょう。単位の換算の際に、
J = N・m(ニュートン・メートル) = Pa・m^3(パスカル・立方メートル)
の関係が必要になります。
 単位atm、Lを使うと、気体定数は
R = 0.082057 atm L K^(-1) mol^(-1) (気圧・リットル毎ケルビン毎モル)
となります。私は高校でこちらを習いました。値は0.08206か0.0821と覚えておけばよいでしょう。
 それから、PV = nRTを次のように変換して使う場合があります。
 両辺をVで割って、P = (n/V)RTとし、モル濃度cの定義式c=n/Vを代入して、
P = cRT …(1)
としたりします。式(1)は、濃度平衡定数と圧平衡定数の間の変換を行う際に使ったりします。
 また、物質量nと質量m、モル質量M(無名数の原子量、分子量、式量に単位g/molをつけたもの)の間の関係
n=m/M
を代入して、
PV = (m/M)RT
これを変形して
PM = (m/V)RT
ここに、密度ρの定義式ρ=m/Vを代入して、
PM = ρRT …(2)
と変形し、この式(2)を使ったりします。
 全部の式を覚える必要はありません。必要最小限の関係式と定数の値、そして単位の間の関係を覚え、上のように式の代入、文字の消去をして、式を自在に変形できるようになっておきましょう(そして計算間違いのないように)。

 No.1さんがすでに回答されていますが、補足的に。
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 最も汎用性のある単位は、SI(国際単位系、“SI”はフランス語での頭文字です)に定められている単位です。
圧力:Pa(パスカル)
   Pa = N m^(-2)(ニュートン毎平方メートル))
     = J m^(-3)(ジュール毎立方メートル)
体積:m^3(立方メートル)
です。しかし、圧力と体積は、しばしば次の単位で表されます。SI単位との関係式をその下に記します。
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反応終了後、反応せずに残る気体は何か。また、なんグラムか。
生成した二酸化炭素は標準状態でなんリットルか。また、生成した水はなんグラムか。

お願いします。

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アセチレンの燃焼の反応式は完全燃焼の場合、
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気体の標準状態、0℃,1atm,22.4L は必ず覚えること。
物質量のmol数と分子量・式量の関係も必ず覚えること。

Q配管の圧力損失の計算

質問させて下さい。

配管の圧力損失を計算方法がわからず苦戦しております。

図の(1)-(3)にかけて150m3が流れているとします。
(1)はろ過器をイメージしておりまます。
(1)-(3)は問題なく流れますが、(2)ー(4)の分岐へ水を流すことは可能でしょうか。

おそらく圧力損失を計算すればいいのですが、大気開放をどのように考慮すればいいのかいまいちわかりません。
(色々と条件抜けがあるかもしれません)

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

圧力損失とは言い換えれば差圧です。配管やバルブでの摩擦による圧力損失はありますが、微々たる物です。大気開放であれば圧力は1atmですから、ろ過器からでる圧力がそれ以上あれば流れます。圧力損失の所為で流れないのではないかという懸念は考えすぎだと思いますね。
確実な話をするのであれば差圧を計算するしかありませんが、非常に複雑です。手っ取り早いのはろ過器の後ろと末端に圧力計をつけてみることですね。
流れるかという意味では量から考えて問題ないと思いますよ。150m3/hだとすれば径が分かりませんがそれなりの量ですから、十分な圧力が存在すると思えます。


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