流体の性質などに関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。…
高気圧障害 第22問
流体の性質などに関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。
- (1)温度が一定の場合、気体の体積は圧力に反比例する。
- (2)体積が一定の場合、気体の圧力は絶対温度に反比例する。
- (3)空気中の酸素の比率は約21%であるので、大気圧下では酸素の分圧は約21.3kPaである。
- (4)体積分率1%の炭酸ガスは、10,000ppmである。
- (5)窒素が水に接しているとき、窒素が水に溶け込むことができる質量は、温度が一定であれば、窒素の分圧に比例する。
正答 (2)
正答は (2)。これが誤りです。
体積が一定の場合、気体の圧力は絶対温度に比例します。「反比例」は誤りです。
【体積一定のとき】
P ÷ T = 一定(Pは圧力、Tは絶対温度)
温度が上がる → 分子が激しく動く → 圧力が上がる
密閉した容器を火にかければ、中の圧力は上がります。反比例なら、温めるほど圧力が下がることになり、事実と合いません。
【三つの関係を整理する】
温度一定 体積と圧力は反比例(ボイル)
圧力一定 体積は絶対温度に比例(シャルル)
体積一定 圧力は絶対温度に比例
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→ 温度が絡むときは比例、圧力と体積の間だけが反比例
(1)が「温度が一定の場合、気体の体積は圧力に反比例する」と正しく述べています。反比例になるのはこの組合せだけです。
【ほかの選択肢】
(1) 温度が一定の場合、気体の体積は圧力に反比例する正しい
(3) 空気中の酸素の比率は約21%なので、大気圧下では酸素の分圧は約21.3kPa 正しい
(4) 体積分率1%の炭酸ガスは、10,000ppm 正しい
(5) 窒素が水に溶け込むことができる質量は、温度が一定であれば、窒素の分圧に比例する(ヘンリーの法則)正しい
【酸素分圧の計算】
1気圧 = 約101.3kPa
101.3 × 0.21 = 約21.3kPa
【ppmへの換算】
1% = 10000ppm
ppmは100万分の1、%は100分の1。だから1万倍になります。
【ヘンリーの法則】
溶け込む質量は、分圧に比例する
高気圧下で体内に窒素が多く溶けるのは、この法則によります。0.3MPa(ゲージ圧力)なら大気圧下の4倍の窒素が溶けます。
【三つの法則の使い分け】
ボイル 圧外傷、肺の破裂
シャルル 温度による体積の変化
ヘンリー 減圧症、窒素酔い
高気圧作業で起こる現象の多くは、この三つで説明できます。
出典:高圧室内作業主任者 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)出典元ページ
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最終更新日
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