飽和水蒸気の比重量

質問

「圧力 0.10 N/mm2　温度 415 ℃」条件下、「圧力 0.11 N/mm2　温度 450 ℃」条件下の飽和水蒸気の比重量を教えてください。
また、その調べ方（および計算の仕方）を教えてください。

回答No.1

htms42 · ベストアンサー

気体の状態方程式を使うと求めることが出来ます。
でもご質問のなかで使われている圧力の単位は普通使っているものと異なっていますから換算が必要でしょう。

０．１０Ｎ／ｍｍ２＝１０Ｎ／ｃｍ２＝１０×１００００Ｎ／ｍ２
＝１００ｋＰａ

これはほぼ１気圧です。４１５℃の飽和水蒸気の圧力ではではありません。１００℃での飽和水蒸気圧が１気圧です。
飽和水蒸気圧は温度が高くなると急激に変化します。２００℃で約１５気圧、３００℃で８５気圧です。

飽和水蒸気圧ではなくてただの水蒸気の圧力として考えるという事だと思います。
１００℃（＝３７３Ｋ）で１気圧ですから体積が２２．４Ｌで１ｍｏｌです。水１８ｇが含まれている事になります。体積、圧力を変えずに温度を４１５℃（＝６８８Ｋ）にするのですから
物質量は３７３／６８８になります。これで密度を出すことが出来ます。

おまけです。
水は６４７．３Ｋ以上では液体と気体の区別が出来ない状態（臨界状態といいます）になります。。従って飽和という言葉も意味を持たなくなります。４１５℃は６８８Ｋですから水は臨界状態にあります。

お礼

htms42さん

早速のご回答ありがとうございます。
私、化学に疎いのでごくごく基本的なことしかわからないのですが、ボイル・シャルルの法則を利用するとご回答のような結果が導き出されるのでしょうか。
また、物質量が373/688となるということは、415℃の時の密度は0.436kg/m3ということでよいのでしょうか。
また、この密度の値を比重に換算するといくらになるのでしょうか。
これらのことをお教え願えないでしょうか。
よろしくお願いします。

回答No.2

htms42

＞ボイル・シャルルの法則を利用するとご回答のような結果が導き出されるのでしょうか。

状態方程式　ＰＶ＝ｎＲＴ　というのはボイル法則、シャルルの法則、アボガドロの法則を組み合わせて得られたものです。
ボイルの法則、シャルルの法則を組み合わせただけでしたら
ＰＶ／Ｔ＝一定という式になります。Ｒ（気体定数）を決めるところでアボガドロの法則を使っています。
標準状態（１気圧、０℃＝２７３Ｋ）で１ｍｏｌの気体の体積が２２．４Ｌになることを使うとＲを決めることが出来ます。この式に従う気体は理想気体と呼んでいます。実在の気体では条件によってはいくらかのずれが出ます。でも１気圧で６００Ｋというような条件ではよく合うと思います。

＞物質量が373/688となるということは、415℃の時の密度は0.436kg/m3ということでよいのでしょうか。

そうなります。０．４３６ｋｇ／ｍ３＝０．４３６ｇ／Ｌですね。

＞この密度の値を比重に換算するといくらになるのでしょうか。

密度は０．４３６ｋｇ／ｍ３と求まります。基準は使っていません。
比重は基準の物質と状態が決まらないと決められません。
気体の場合、空気を基準にすることが多いです。でもその空気の状態はどういうものとするのでしょうか。
標準状態の空気、１ｍｏｌの質量は２９ｇです。
この状態の空気でしょうか。
１気圧、４１５℃の空気でしょうか。

お礼

htms42 さん

また、ご回答いただきありがとうございます。わかりやすい説明をしていただき大変ありがたいです。
基準となる空気の条件なのですが、配管内の流体比重を求めたいので蒸気と同条件の空気でよいのではないかと思いますがどう思われますでしょうか。
またご回答いただけますようよろしくお願いします。