体積比について教えていただきたいです。

質問

早速なんですが、容器４０リットルにCO2+シクロヘキサン（１vol%）を２０キログラム入れる場合、体積比のシクロヘキサン1vol%って、２０Ｋｇ中の1vol%なんでしょうか？それとも、容器４０リットルに対しての1vol％なんでしょうか。

また、それぞれ容器に入れる量、シクロヘキサンを何キロ、ＣＯ２を何キロって計算する時、密度を分子量に掛けて体積出して計算すればでるでしょうか？

教えていただきたいので、よろしくお願いします。

回答No.1

noname#62864 · ベストアンサー

４０リットルの容器に２０キログラム入っているということは、内容物の状態は高圧の気体ということでしょうかね？液体にしては密度が低すぎるようですし、常圧の気体にしては密度が高すぎ、中途半端ですね。

そういう点では意味不明というか、状況の把握が困難ですね。

しかし、CO2は常温で気体ですし、シクロヘキサンも低沸点の液体であることを考えあわせれば、気体状態で考えろということでしょうか。

だとすれば、vol%というのは分子数に比例しますので、CO2の分子量44とシクロヘキサンの分子量84から、1vol%というのを重量％に変換すると、約(84/44)％ということになると思います。
つまり、シクロヘキサンの量は、20x(84/44)x0.01kgということになり、20kgからそれを差し引いたのがCO2ということになると思います。

ただし、上述の考え方では、重量％に変換する時に、シクロヘキサンとCO2の分子量の差に基づく誤差を無視しています。その誤差はわずかだろうと思いますが、厳密な計算が必要であればもう少し面倒になります。

現実問題として、上記のように混ぜたとしても、容器の中が均一になっているかどうかは疑問です。つまり、一部が液体で一部が気体という状態になっていそうな気がします。
問題で設定された重さがもっと軽いか、容器がずっと大きいというのであれば理解できますが、設定された条件では、何が想定されているのかよく分かりません。

お礼

Bubucaさん、w-palaceさん、お答えいただきどうもありがとうございました。

物性を考えるとw-palaceさんの言うとおり、容器の中が均一になっているかどうかというのがあります。両方とも液体にするのに、圧力を考えなきゃいけないんですよね。まずは１vol%についてどうなのか分かってから、圧力を考えようとしてしまったので、問題の意図が意味不明ですいませんでした。。。

両方液体でつめるとしたら計算はどう変わってくるのでしょうか。よろしければご指導願います。

回答No.3

noname#62864

No.1です。
ご承知かと思いますが、常圧ではCO2は液体にはなりません。液体にする為には、高圧（確か６気圧程度以上だったと思いますが確かではありません）にする必要があり、液体で入れるというのは現実的ではないように思います。
それでも1vol%にしたいということであれば、高圧で液体にした上で体積1%分を混ぜるか、密度を調べた上で、重さをはかって混ぜ合わせることになると思います。

なお、単位に間違いはないでしょうか。４０リットルではなく、４０キロリットルであったり、２０キログラムではなく、２０グラムということであれば、両物質とも常温で気体になると思います。vol%を問題にするということは気体として扱うことを想定しているような気がします。

お礼

ご回答ありがとうございました。

ＣＯ２は高圧にして液体で容器に入れます。
１vol%についても最初の計算であっていました。
40リットル、２０kgは間違いありませんでした。

急いでたもので、しっかり条件などを記載せずに質問してしまい申し訳ございませんでした。

今後ともよろしくお願いします。

回答No.2

Bubuca

こんばんは

ここでボリュームの指定は４０リットルだけですから、その１％でいいと思
います。だとすると４００ccですね。
残りの３９．６リットルに２０kgの炭酸ガスを入れると考えてよいのではないでしょうか。

標準状態で２０kg（約４５５モル）の炭酸ガスの体積の１％といったら、
１００リットルくらいになるんじゃないでしょうか。
だとしたら入りきらないですよね。
温度はあまり高くないにしても結構な圧力になると思います。
ちょっとした設備が必要になると思いますが、抽出かなにかをされるんですか？