気体の圧力と流量との関係について

質問

CO2の圧力が1.8MPaで口径がΦ4の配管を通過し、3.6×10^-5m3程度の容器（シリンダー）へ流入する場合、CO2の必要容量は何Nm3/hになるのでしょうか？上記条件にて算出可能でしょうか？

また、気体の種類や圧力、配管口径の値を変えた場合においても、同様に算出をしたいので、出典もしくは定理名称もご教示下さい。

宜しくお願い致します。

回答No.2

spring135 · ベストアンサー

No.1です。
簡単に言うと圧力が1.8MPaで36ccのCO2は大気圧では何ccかという質問かと思います。気体は体積と圧力は反比例するという、ボイルの法則が使えるでしょう。（url参照)
最初、圧力Ｐ1で体積Ｖ1だった気体は圧力Ｐ２のとき体積がＶ２になったとするとボイルの法則は
　　　Ｐ1×Ｖ1＝Ｐ2×Ｖ2　　　　　(1)
であることを述べるものです。
ご質問の場合は
　　　Ｐ1＝1.8ＭＰa、Ｖ1＝36cc、Ｐ2＝1気圧＝0.1ＭＰa
のときＶ2を求める問題です。(1)から
　　　Ｖ2＝Ｐ1×Ｖ1/Ｐ2＝1.8×36/0.1＝648ｃｃ
です。(1)を使えば例えばＰ２を別の値にしたいときも簡単に計算ができます。
温度の影響を気にする場合は（温度が高いほど気体は膨張して体積が大きくなります)、ボイル-シャールの法則を使うことになりますが、詳しくはurlを参照してください。

参考URL：

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%B0%97%E5%9C%A7

お礼

回答ありがとうございます。

spring135さんの考えに、圧力と温度の関係、気体固有のファクター（物質量、気体定数）を加味すれば、より正確に回答が導けそうです。

理想気体の状態方程式、ボイル・シャルルの方式を用いればいいということですよね!?

参考になりました!!

回答No.1

spring135

問題を整理するために質問します。
CO2の入っている容器Ａから3.6×10^-5m3程度の容器（シリンダー）ＢへCO2を移すということですか。その場合まず容器Ａ，Ｂで内圧をいくらとするかが問題です。
＞CO2の圧力が1.8MPaで口径がΦ4の配管
というのは容器Ｂの内圧を言っているのですか。

3.6×10^-5m3程度の容器というのは要するに36ｃｃの容器ですね。内圧を大気圧程度とするなら、こんな小さい容器にためるのであればCO2ボンベ(通常数気圧はある）でほんの少しですので計算するまでもないでしょう。計算が目的の質問ですか。
＞必要容量は何Nm3/h
というのは時間を気にしているのですか。それなら何時間でという指定が必要です。

お礼

ご質問ありがとうございます。下記の通り回答致します。
＞CO2の入っている容器Ａから3.6×10^-5m3程度の容器（シリンダー）ＢへCO2を移すということですか。
ans.その通りです。

＞容器Ｂの内圧を言っているのですか。
ans.その通りです。容器Aの内圧は不明です。

＞計算が目的の質問ですか。
ans.容器BへのCO2必要容量が知りたいのが目的です。条件としては、当初の質問で挙げた事項のみであり、それらの条件から必要容量（Nm3/h←気体の標準状態での容量）が計算できるのであればご教示頂きたかったものです。容器Bの内圧を1.8MPaとするならば、容器Bの容量が36cc程度であっても、気体は圧縮されるので、標準状態で示せば、3.6×10^-5Nm3/h以上となるのではないのでしょうか？

＞時間を気にしているのですか。
ans.気にしているのは、時間ではありません。気体の標準状態での要求量が知りたいのが目的です。

上記回答も踏まえ、ご回答宜しくお願い致します。