大気圧下で10Lの空気を注入したゴム風船がある。このゴム風船を0.15MPa(ゲージ圧力)の圧力下に置いたとき、ゴム風船…

高気圧障害 第21問

大気圧下で10Lの空気を注入したゴム風船がある。このゴム風船を0.15MPa(ゲージ圧力)の圧力下に置いたとき、ゴム風船の体積を10Lに維持するために、大気圧下で更に注入しなければならない空気の体積は次のうちどれか。ただし、ゴム風船のゴムによる圧力は考えないものとする。

正答 (3)
正答は (3)。15L です。 【まず絶対圧力に直す】 絶対圧力 = 0.15 + 0.1 = 0.25MPa 大気圧(0.1MPa)の2.5倍 【0.25MPaで10Lにするには】 ボイルの法則 P × V = 一定 0.25MPa下の10Lは、大気圧に直すと0.25 × 10 = 0.1 × V V = 25L → 大気圧の空気に換算して25L分が必要 【すでに入っている分を引く】 はじめに注入した空気 10L(大気圧下) 25 − 10 = 15L
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【考え方の筋】 ① 加圧後の圧力(絶対圧力)を出す ② 「その圧力で10L」が、大気圧では何L分かを求める ③ すでに入っている10Lを引く 【なぜ25Lではないのか】 問題が聞いているのは「更に注入しなければならない体積」 25Lは、全部で必要な量です。10Lはもう入っているので、足すのは15Lです。選択肢(5)の25Lは、この引き算を忘れた値です。 【ゲージ圧力のまま計算すると】 0.15 × 10 ÷ 0.1 = 15L → 15 − 10 = 5L → 選択肢(1) 絶対圧力に直さなければ、答えがずれます。 【風船が縮むという見方】 10Lの風船を0.25MPaの中に置くと、体積は2.5分の1になる 10 ÷ 2.5 = 4L 4Lから10Lに戻すには、2.5倍にしなければならない どちらの道筋でも、同じ答えにたどり着きます。 【体への当てはめ】 加圧すると、体腔の空気も縮む 中耳腔が縮んで痛むのがスクイーズです。耳抜きで空気を足すのは、この問題で風船に空気を注入するのと同じことです。

出典:高圧室内作業主任者 2023年下半期実施分(2024年4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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