0.2MPa(ゲージ圧力)の空気に接している20℃の水1Lに溶解する窒素は約何gか。ただし、空気中に含まれる窒素の割合は…
潜水業務 第4問
0.2MPa(ゲージ圧力)の空気に接している20℃の水1Lに溶解する窒素は約何gか。ただし、空気中に含まれる窒素の割合は80%とし、0.1MPa(絶対圧力)の窒素100%の気体に接している20℃の水1Lには0.020gの窒素が溶解するものとする。
- (1)0.016g
- (2)0.024g
- (3)0.032g
- (4)0.048g
- (5)0.060g
正答 (4)
正答は (4)。約0.048gです。
【手順1:窒素の分圧を求める】
絶対圧力 = 0.2MPa(ゲージ)+ 0.1MPa(大気圧)= 0.3MPa
窒素の分圧 = 0.3MPa × 0.8 = 0.24MPa
【手順2:ヘンリーの法則で比例計算】
基準は「0.1MPaの窒素100%で0.020g」です。分圧が0.24MPaなら
0.020g × (0.24 ÷ 0.1)= 0.020 × 2.4 = 0.048g
つまずきどころは2つあります。
・ゲージ圧力に大気圧を足し忘れる(0.2のまま計算すると0.032gで(3))
・窒素の割合80%を掛け忘れる(0.060gで(5))
どちらの誤りも選択肢として用意されています。「絶対圧力に直す」「窒素の割合を掛ける」の2手順を必ず踏んでから比例計算に入ってください。
ヘンリーの法則の2つの表し方
質量で見ると 溶ける気体の「質量」は、その気体の分圧に比例する
体積で見ると 溶ける気体の「体積」は、圧力にかかわらず一定
(その圧力のもとで測った体積として)
一見矛盾しますが、同じことを別の見方で言っています。
圧力を2倍にすると質量は2倍溶けますが、その気体自体も
2倍に圧縮されているので、体積で測ると変わらないのです。
計算では質量(または基準圧力での体積)に直して、分圧に比例させます。
出典:ヘンリーの法則による計算
潜水士 2023年上半期実施分(2023年10月掲載/公益財団法人 安全衛生技術試験協会 公表試験問題)

