混合ガスの圧力を真空装置で求める方法

このQ&Aのポイント
  • 真空装置を使用して混合ガスの圧力を求める方法について説明します。
  • 真空容器に2種類以上のガスを流す場合、各ガスの圧力は体積流量の比によって求めることができます。
  • 具体的な例として、容器内圧力、全ガス流量、各ガスの流量、容器内温度がわかっている場合、酸素と窒素の体積流量の比から各ガスの圧力を計算することができます。
回答を見る
  • ベストアンサー

混合ガスの圧力

実験で真空装置を使っています。 真空容器に2種類以上のガスを流したときに各ガスの圧力は求められるのでしょうか? 真空装置で制御してわかっているのは、容器内の全圧と温度、ガス全体の流量、 各ガスの流量(体積流量で)がわかっています。 容器は常に排気しており、容器内圧力が一定となるようにポンプが制御されています。 例) 容器内圧力300[mTorr]、全ガス流量2[l/min]うち、酸素1[l/min]:窒素1[l/min]、容器内温度20[℃] というような具合です。 理想気体の状態方程式から考えてみたのですが、体積流量の比は分子数の比と考えてよいのかどうか?できない場合どのように求めるのかがわかりません。 ご回答の程よろしくお願いします。

  • s1ny
  • お礼率83% (10/12)
  • 化学
  • 回答数1
  • ありがとう数3

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • sanori
  • ベストアンサー率48% (5664/11798)
回答No.1

こんにちは。 >>>体積流量の比は分子数の比と考えてよいのかどうか? それでよいです。 学校で「分圧」という言葉は習いましたよね。 各ガスの体積比は、分圧の比と同じです。 そして、各ガスの流量は、各ガスの容器内体積に比例します。 流量が、質量/時間 の次元だとダメですが、 ご質問のケースでは 体積/時間 の次元なのでOKです。 ガスの種類が何であれ、1モル当たりの体積は同じだからです。

s1ny
質問者

お礼

ご回答ありがとうございます。 >>各ガスの体積比は、分圧の比と同じです。 すなわち、例でいうと体積比1:1なので酸素150mmTorr、窒素150mmTorrということですね。 ありがとうございました。

関連するQ&A

  • 「3%加湿窒素」の意味。体積3%が水蒸気?

    流量コントローラーで10L/minの流量で窒素を流すのですが、途中で25℃の水が入ったバブリング容器を通して、窒素ガスに加湿しています。加湿窒素が「3%加湿窒素」という表現がされているのですが、この3%とは ・体積比が水蒸気:窒素=3:97の意味でしょうか。 とすると、窒素ガスはコントローラーで入り口は10L/minですが、出口では9.7L/minとなりませんか。 それとも、 ・分圧が水蒸気:窒素=3:97で、体積は水蒸気も窒素も同じ容器(仮に5L容器)の中にあるのだからどちらも5Lで、全圧力が入り口より出口側が少し高くなるということでしょうか。

  • スタティックミキサー?ガス混合容器を探していま…

    スタティックミキサー?ガス混合容器を探しています。 客先よりガス混合装置の製作を依頼されました。 ガス種類はエアーと窒素で、流量はそれぞれ2L/minです。供給圧力は0.2~0.3MPaを考えています。 マスフローメーター等の部品選定をしている段階ですが、肝心の手頃な大きさのガス混合容器が見つかりません。 装置本体の大きさは高さ400幅350奥行き400と指定されており、この中に納まる大きさの混合容器がほしいのです。 市販されている混合装置の中に入っているもので部品だけ購入できないかとも考えておりますが、どなたか手頃な大きさで入手可能な混合容器をご存知の方は詳細を教えていただけないでしょうか?

  • 混合気体 体積比 意味

    高校の化学について質問です。 問題の中に「窒素と酸素の体積比が3:2である混合気体を20℃、1.0×(10)5Paで1.0Lの水と接触させた」( (10)5は10の5乗だと思ってください;)という文がありました。この「体積比」は、混ぜる前の、圧力と温度が等しい状態の窒素と酸素の体積比ということですか? ちなみに容器に入っているというようなことは書かれていませんでした。

  • 混合気体と分圧です

    2リットルの容器A、3リットルのようきBがコックのある細いガラス管で連結している。コックを閉じて容器Aに水素を入れたところ圧力は3×10五乗パスカルであった。また容器Bにヘリウムをいれたところ、圧力は2×10五乗パスカルであった。温度一定でコックを開いて気体を混合させたときの各気体の分圧と全圧をもとめよ。 答えを出す過程では、容器AはV=5/2なのでP=2/5、 容器BはV=5/3なのでP=3/5 となっています。 この意味がわかりません。Vは体積の比からだすのはわかるのですが、Pが逆数をとる理由がわかりません。進路変更をしたため、この範囲の授業を受けておらず、解説だけでは理解できません。わかりやすく説明していただけたらありがたいです。

  • 分圧の計算について

    反応性スパッタリングという物に携わっている者なのですが ArガスとN2ガスの分圧が出せなくて困っています 既知なものは 各ガス流量(ml/min) 真空槽内の全圧(Pa) 単純にガス流量の比で全圧を割るのでしょうか? 気体の状態方程式で算出できるかと思って色々がんばりましたが これだという答えはでませんでした 頭悪いもので(笑) どなたかよろしくお願いします

  • 混合気体、蒸気圧曲線

    気体定数は8.31JK^(-1)mol^(-1) ピストン付きの容器に、常に気体として存在する分子A2.0molと、 蒸気圧が20度で2.0×10^4Pa、50度で8.0×10^4Paの分子X1.0molが入っている。 容器内の全圧は1.49×10^5Pa、体積は53.7l 操作3:この容器を20lの真空な容器にコック付きの管でつなげ、圧力と温度を一定に保ちながらピストンを操作し、40.3lになった時点でコックを閉じた。 操作4:次に45.7lとして20度とした。 Q,この時の内部の気体の圧力を有効数字2ケタで求めよ。 A,9.1×10^4Pa 1,ボイルシャルルで全圧を求める 2,AとXの分圧をもとめて、Xが蒸気圧より高いのでXの分圧は2.0×10^4Pa 3,分圧を足し合わせる の手順でもとめたのですが近い値しかもとまりませんでした・・・ どこがまちがっていて、どうやって解くんでしょうか?

  • 混合気体20Lを25Lの容器に封入しても、圧力が変わらないのはなぜ?

    数研出版の「化学I・II重要問題集」のなかに、わけの分からない問題があったので、質問させていただきます。 「0℃、1.0×10^5Paにの一酸化炭素10リットルと酸素10リットルとを容積25リットルの容器にとり、一酸化炭素を完全燃焼させた。燃焼後の混合気体の温度を0℃として、容器内の混合気体の全圧を求めよ。また、燃焼後の混合気体中には何molの酸素が残っているか」 という問題ですが、容積25リットルの容器に一酸化炭素10リットルと酸素10リットルを取った段階で、もうすでに気体の圧力は1.0×10^5Paではないはずですよね?でも、解答には『反応後の気体の体積は15リットルであり、これが25リットルの容器中に存在するので、ボイルの法則より、1.0×10^5×15=P‘×25 よってP’=6.0×10^4(Pa)とあります。つまり、合計20リットルの混合気体を25リットルの容器に封入したときも混合気体の圧力は1.0×10^5Paであり、反応した直後も、1.0×10^5Paである、というのは、よく分かりません。どうしてなのでしょう。こういうことってありうるのでしょうか?

  • 混合気体の分圧比・モル比・体積比について

    以下の2つの基本問題のとらえ方の違いについてです。 計算過程は省略しておきます。 問A・・・空気を酸素と窒素の体積比が 1対4 の混合気体であるとして、 1atmの空気中の酸素と窒素の分圧を求めよ。 問B・・・3Lの容器に4atmの酸素、2Lの容器に2atmの窒素が入っている。 温度を一定に保ってコックを開いたとき、酸素と窒素の分圧を求めよ。 答A・・・酸素の分圧 0.2×1atm 窒素の分圧 0.8×1atm  答B・・・酸素の分圧 2.4×1atm 窒素の分圧 0.8×1atm 問Aでは分圧比=体積比になりますが、問Bでは分圧比≠体積比です。 問Bではもともと異なる圧力下の気体を混合しているので 分圧比=体積比が成り立たないのはなんとなく想像はできますが 自分の頭の中で重要な前提条件の認識が欠けているのか 問いBの分圧比を3L対2Lと一瞬考えそうになり、なぜかすっきりしません。 問A・Bの答えの結果は当たり前のことかもしれませんが 分圧比=体積比が成り立たない明確な要因をシンプルに知りたいです。 (余談ですが、問Bでは、分圧比は、コックを開く前の体積と圧力の加重平均比と 一致してますが、この考え方は問題ないでしょうか?)

  • 気体方程式関して

    理想気体方程式は Pv=nRTです。 理想気体というはいろんな条件がある。 正直に理想気体こんなの別に知らないが 僕が求めたいことは下に通りです 酸素ガスが容器に供給されて温度によって 体積や容器の圧力です まず条件は酸素ガスを0.3MPaで25℃の酸素ガスを1m3/minで 20m3の容器に 500℃まで容器を加熱したら容器の圧力は?またその状況で酸素の体積はどうされるかなことが知りたいです。 もしかしてpv=nRTなら 0.3MPa*1m3/min=n*0.08206atm.L/mol.K* (273.15+25)K すれば nは =(30atm(0.3Mpa)*10^3L/min(1m3/min)/ 0.08206atm.L/mol.K*298.15K= 1226.18molです ここで容器の温度を500℃まで 上げたら(酸素の温度も一緒に上げると仮定) p=nRT/Vだから(同じで上記の式に求めることできるかわかりません存じて式はこれしかない) =1226.18*0.08206*773.15K/V(=容器の体積である20m3ですか?なければ25℃入ってる酸素の体積1000L/minですか?) もし Vが25℃で供給される酸素の体積なればPは77.79atmつまり 7.7MPaですがこいう計算するのが正しいか知りたいし、 Vが容器の体積なれば3889atmつまり 388MPa?これは無理だと思いますが どうして上の条件を満たしてもとめられかを知りたいのでよろしくお願いだょ

  • 分子量と混合気体

    27度,1.0x10^5Paの一酸化炭素10lと酸素10lとを容積25lの容器にとり、一酸化炭素を完全燃焼させた。燃焼後の混合気体の温度を0度として、容器内の混合気体の全圧を求めよ。また、燃焼後の混合気体中には何モルの酸素が残っているか。 私は気体がとても苦手です。この問題もとても悩んで解いたのですがやはりわかりませんでした。 2CO+O2=2CO2と化学反応式ではなるのでCOは全て反応してO2は半分反応し、最終的に残るのはO2が5l、COが10lまではわかったんです。 答えを見ると1.0x10^5x15=Px25となっていますが、これはCO,O2それぞれの分圧にO2,CO2の体積をかけているんですよね?それが容積25lの容器の圧力と混合気体の全圧とをかけたものと等しくなる。もう意味がわかりません。一酸化炭素10lと酸素10lと容積25lのどの体積を使うのかもわかりません。気体はどのように考えて問題を解けばできるようになりますか?公式を暗記しただけでは解けないので・・質問が多くてすいません。わかる方教えてください!