200kPaの酸素9Lと500kPaの窒素3Lを、6Lの容器に封入したときの酸素の分圧Aと窒素の分圧Bとして、正しい値の…
高気圧障害 第21問
200kPaの酸素9Lと500kPaの窒素3Lを、6Lの容器に封入したときの酸素の分圧Aと窒素の分圧Bとして、正しい値の組合せは(1)~(5)のうちどれか。ただし、酸素と窒素の温度は、封入前と封入後で変わらないものとし、圧力は絶対圧力である。
- (1)A: 133kPa B: 1000kPa
- (2)A: 200kPa B: 500kPa
- (3)A: 300kPa B: 250kPa
- (4)A: 350kPa B: 350kPa
- (5)A: 400kPa B: 1000kPa
正答 (3)
正答は (3)。A=300kPa、B=250kPa です。
【ボイルの法則を使う】
温度が一定のとき P × V = 一定
封入前の(圧力 × 体積)が、封入後もそのまま保たれます。
【酸素の分圧A】
封入前 200kPa × 9L = 1800
封入後 A × 6L = 1800
A = 1800 ÷ 6 = 300kPa
【窒素の分圧B】
封入前 500kPa × 3L = 1500
封入後 B × 6L = 1500
B = 1500 ÷ 6 = 250kPa
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【なぜ別々に計算できるのか】
ダルトンの分圧の法則
混合気体では、それぞれの気体が、他の気体がないかのようにふるまう
酸素は「6Lの容器に、自分だけが入っている」と考えて計算できます。窒素も同じです。互いに干渉しません。
【全圧を確かめる】
300 + 250 = 550kPa
これが容器内の全圧です。分圧の合計が全圧になる、というダルトンの法則どおりです。
【解く順序】
① 気体ごとに(封入前の圧力 × 体積)を計算する
② それを容器の体積(6L)で割る
二つの気体を混ぜて考えないのが要点です。
【間違えやすい点】
(1) 133kPa、1000kPa → 体積比を逆に使った値(200×6/9、500×6/3)
(2) 200kPa、500kPa → 封入前の圧力のまま
(4) 350kPa、350kPa → 全圧を等分した値
(5) 400kPa、1000kPa → どちらも封入前の圧力の2倍で、体積の変化と合わない値
(2)は「容器に入れても圧力は変わらない」と考えた場合です。9Lが6Lに押し込められるのですから、酸素の圧力は上がります。逆に窒素は、3Lが6Lに広がるので下がります。
酸素 9L → 6L (縮む) → 圧力は上がる
窒素 3L → 6L (広がる)→ 圧力は下がる
この向きだけでも、(3)が選べます。
出典:高圧室内作業主任者 2024年下半期実施分(2025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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最終更新日
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