はじめまして。

体積一定で、温度と圧力を変化させたときの超臨界水の密度を知りたいと思っています。
データが記載されている文献、または推算法があれば教えて下さい。

具体的には、温度400度±30度、圧力25~30MPaの値がほしいです。

よろしくおねがいします。

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A 回答 (2件)

超臨界流体を扱ったことが無いのですが、高温、高圧の気体の状態方程式より


以下の方法が考えられます。

z線図より圧縮係数を求め
pV=znRT
⇒18g/mol*n/V=18g/mol*p/(zRT)
より密度を求めるのではだめでしょうか?
密度の単位は、換算ください。

これは、物理化学の教科書の気体の項に載っています。
ご参照ください。
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。

物理化学の教科書に載っているんですか。
物理化学は苦手意識があるんで、教科書もあまり手にしなくて勉強不足です。

キレイなままの教科書を開いてみます。

お礼日時:2001/06/28 00:43

以下の参考URLは参考になりますでしょうか?


「反応溶媒効果(1)"誘電率"」
正確な値ではありませんが、このページの図1から求まるのではないでしょうか?

さらに以下の成書には正確な値があるかもしれません(内容未確認!)?
=================================
超臨界流体の環境利用技術/〔新井邦夫〕∥〔ほか…/エヌ・ティー・エス/1999.8 
超臨界流体反応法の基礎と展開/碇屋隆雄/シーエムシー/1998.8 
超臨界流体の新しい応用/東レリサーチセンター…/1996.7 
超臨界流体を利用した化学プロセス技術に関する調査研…/平成7年度…/新エネルギー・産業技…/1996.3
超臨界流体の最新利用技術/小林猛,安芸忠徳/テクノシステム/1986.10 
超臨界流体の基礎・物性利用技術/IPC技術情報室/アイピーシー/1985.1 
=========================================

御参考まで。

参考URL:http://www.kobelco.co.jp/p108/p14j/sfe03.htm
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。

参考URLは傾向をつかむにはいいですね。
挙げて頂いた本も見てみようと思います。

お礼日時:2001/06/27 23:48

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Q臨界温度と臨界圧力の定義について

臨界温度と臨界圧力の定義について

『化学の基礎』(竹内敬人著、岩波書店)を読んでいます。
そこに臨界温度と臨界圧力についての説明がありました。

│ 臨界温度:
│ ある温度以上ではどんなに圧力をかけても気体の液化が
│ 起こらないことがわかった。この温度のこと。

│ 臨界圧力:
│ 臨界温度で気体を液化させるのに必要な圧力のこと。

のように書いてあったので、「臨界圧力は常に正の無限大なのだな、そんな無意味な概念をなぜわざわざ定義するのだろう」と思ったら、気体の種類ごとの臨界温度と臨界圧力(有限値!)の表が掲載されていて、混乱してしまいました。

そのあと実際に使われている内容から、臨界圧力について以下のように解釈したのですが、こういう理解でいいでしょうか?

「ある気体について、『どんなに小さい正数qに対しても、臨界温度より低い温度tが存在して、温度tで気体を液化させるのに必要な圧力がP-qより大きくなる』というような数Pが存在すれば、そのPのことをその気体の臨界圧力と呼ぶ。」

あるいは、

臨界温度=inf{t(>0K);温度t、圧力p(>0atm)でその気体は液化しない}
臨界圧力=sup{p(>0atm);「0K<t<臨界温度」なる温度t、圧力pでその気体は液化しない}

とみていいでしょうか?

基本的なところですみませんが、ご教示よろしくお願いします。

臨界温度と臨界圧力の定義について

『化学の基礎』(竹内敬人著、岩波書店)を読んでいます。
そこに臨界温度と臨界圧力についての説明がありました。

│ 臨界温度:
│ ある温度以上ではどんなに圧力をかけても気体の液化が
│ 起こらないことがわかった。この温度のこと。

│ 臨界圧力:
│ 臨界温度で気体を液化させるのに必要な圧力のこと。

のように書いてあったので、「臨界圧力は常に正の無限大なのだな、そんな無意味な概念をなぜわざわざ定義するのだろう」と思ったら、気体の種類ごとの臨界温度と臨界圧...続きを読む

Aベストアンサー

> ご指摘の参考URLに書いてあることは、本に書いてあるのと同じような表現なので理解できませんでした。

ベストアンサーに選ばれた回答に書いてあるのは、

│ 臨界温度:
│ ある温度“より上”ではどんなに圧力をかけても気体の液化が
│ 起こらないことがわかった。この温度のこと。

質問者さんの質問文(と知恵袋の質問文)に書いてあるのは、

│ 臨界温度:
│ ある温度“以上”ではどんなに圧力をかけても気体の液化が
│ 起こらないことがわかった。この温度のこと。

確かに同じような表現ですけど、ベストアンサーに選ばれた回答の解釈に従えば、臨界温度では液化できるということになりますから、「臨界圧力は常に正の無限大なのだな、そんな無意味な概念をなぜわざわざ定義するのだろう」ということにはならないと思います。なお、参考URLにあるベストアンサーではない方の回答は、読む必要はありません。

> とするとこれらは(t0,p0)の選び方によらず一意に決定しそうですがいかがでしょう?

三重点より低い温度,高い圧力で液相が実現するような物質がありますから、だめだと思います。例えば水の三重点は0.1℃ですけど、(0.0℃,1気圧)で液相が実現します。水の相図を見れば分かるように、0.0℃の水蒸気に(温度を0.0℃に保ったまま)圧力を加えていくと、液化する前に氷になります。この氷にさらに圧力を加えていくと1気圧で氷が液化します。もし「気体→固体→液体のように間に固体をはさんでいたとしても、液化していることに変わりはないのだから、それでいいのだ」と解釈するならば、#1への補足にある定義でもいいです。しかし私自身は、これは「液化せずに気体から固体に相転移するケース」に該当するのでだめだろうと考えます。

> ご提案の「気体と液体が共存できる温度」は、それがどういう状態のことなのか、私にはかえって難しすぎてよくわかりません。

「気体と液体が共存できる温度」とは沸点のことです。温度t、圧力pで気体が液化するならば、温度tは圧力pにおける沸点です。圧力pで温度が沸点tより低ければ、液相が実現し気相はありません。圧力pで温度が沸点tより高ければ、気相が実現し液相はありません。圧力pで気体と液体が共存できるのは、温度が沸点tに等しいときに限ります。

ですから、#1の回答にある臨界温度の定義を一言で言えば、『沸点の上限』です。また、この定義は、質問者さんの定義をもとにして考えました。

臨界温度=inf{t(>0K);温度t、圧力p(>0atm)でその気体は液化しない}
 ↓
臨界温度=sup{t(>0K);温度t、圧力p(>0atm)でその気体は液化する}
 ↓
臨界温度=sup{t(>0K);温度t、圧力p(>0atm)でその気体は液体に相転移する}
 ↓
臨界温度=sup{t(>0K);温度t、圧力p(>0atm)でその気体は液体と共存できる}

> 相転移を与える点という”変な”状態の点を、普通の状態の極限として捉える

上限supではなく下限infを使って臨界温度を定義したのは、このためでしょうか。もしそうなら、とても興味深いアプローチだと思います。しかし残念なことに、むずかしすぎて私の手に余る問題です。ごめんなさい。

アドバイスとしては、「液化する・しない」ということについて、もう少しつっこんで考えてみるといいと思います。素朴に考えれば、もちろん「気体が液体になる・ならない」ということなのですけど、気体が液体になるとはどういうことか?ということについて少し考えてみると、気体とは何か、液体とは何か、という問題を避けては通れないことが分かると思います。

参考URLにある、「気体と液体の連続性・同一性」に関する議論は参考になるかもしれません。

参考URL:http://kuchem.kyoto-u.ac.jp/ubung/yyosuke/pcbox/glvf/glvf_a.htm

> ご指摘の参考URLに書いてあることは、本に書いてあるのと同じような表現なので理解できませんでした。

ベストアンサーに選ばれた回答に書いてあるのは、

│ 臨界温度:
│ ある温度“より上”ではどんなに圧力をかけても気体の液化が
│ 起こらないことがわかった。この温度のこと。

質問者さんの質問文(と知恵袋の質問文)に書いてあるのは、

│ 臨界温度:
│ ある温度“以上”ではどんなに圧力をかけても気体の液化が
│ 起こらないことがわかった。この温度のこと。

確かに同じような表現ですけど、...続きを読む

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まず、「全てのガス」について、シャルルの法則が成り立つわけではありません(^^;)
ボイルの法則、シャルルの法則、ボイル・シャルルの法則、および理想気体の状態方程式は「理想気体」の場合で成立します(^^)
理想気体で無い場合は「実在気体の状態方程式」になり、必ずしも温度1度に対して体積が1/273 変化するわけではありません(^^;)
理想気体の場合、確かに温度1度に対して体積が1/273 変化するのですが、分母の「271」という数字は絶対温度の定義の仕方と関わっています。
ですから、絶対温度の定義が、今使われているものと異なっていたら、「271」の数値は変わってきます。
ここまで理解してもらった上で、話を簡単にするため、「単原子分子」理想気体で説明を進めます(^^)
もし高校物理の教科書をお持ちでしたら、「気体の分子運動」って所を見てみて下さい□(・・ )フムフム
そこでは、気体分子を普通の物体と同様に扱って、

pV=(Nmv^2)/3  p:気体の圧力 V:気体の体積 N:気体分子数 m:気体分子の質量 v:気体分子の速さ

という関係式が導かれます。・・・これは、「ベルヌーイの関係式」と呼ばれるものですが、まあ、名前はどうでもいいです(^^;)
高校では、これに状態方程式を適用して、
気体分子の平均運動エネルギー(1/2)mv^2 = (3/2)kT  k:ボルツマン定数
を導くのですが、実は、(1/2)mv^2 = (3/2)kT は「統計力学」と呼ばれる大学で勉強する内容を使うと出てきてしまいます(^^)
つまり、気体分子の集まりには”統計的”な性質があり、それを考慮すると (1/2)mv^2 = (3/2)kT が出てくるんでする。
ここで、
気体分子の平均運動エネルギー(1/2)mv^2 = (3/2)kT の右辺 (3/2)kT に注意して下さい・・・
・・・分子の質量m が異なっても(つまり、気体の種類が違っても)、平均運動エネルギーは温度だけで決まってしまうって事を意味しています、そう、温度だけで決まるんです!(◎◎!)
したがって、「統計力学」の結果と「ベルヌーイの関係式」を使うと、理想気体の状態方程式
pV=nRT
が導けてしまいます・・・つまり、シャルルの法則も導けるって事ですね(^^v)

回答をまとめてみます(^^)
理想気体の場合
1)絶対温度の定義から具体的な値1/273 が出てくる
2)気体分子も力学に従う
3)気体分子の統計的な性質から、気体分子の種類が違っても、分子の持つエネルギーは温度だけで決まる事が分かっている

となります(^^)

参考になれば幸いです(^^v)

まず、「全てのガス」について、シャルルの法則が成り立つわけではありません(^^;)
ボイルの法則、シャルルの法則、ボイル・シャルルの法則、および理想気体の状態方程式は「理想気体」の場合で成立します(^^)
理想気体で無い場合は「実在気体の状態方程式」になり、必ずしも温度1度に対して体積が1/273 変化するわけではありません(^^;)
理想気体の場合、確かに温度1度に対して体積が1/273 変化するのですが、分母の「271」という数字は絶対温度の定義の仕方と関わっています。
ですから、絶対温度の定義が...続きを読む

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