- ベストアンサー
圧力対気体の誘電率
気体の誘電率について調べています。 一般的な誘電率はwebでも色々出ていますが、その気体を圧縮していくと誘電率は変化するのか?密度が高くなるので誘電率も大きくなるの筈ですが、気圧対有誘電率の関係式や係数のようなものが出ていません。(所詮、2気圧・3気圧になっても元々密度が低いので誘電率の変化も微小だというコメントはいろいろ見かけます。) では、どんどん気圧を上げて行ったらどうなるのか?最後は液体になるので、液体の誘電率はいろいろ出ています。 対象の気体は「酸素」と「水素」と「窒素」です。気圧は2~10 気圧程度。 (0.2~1.0MPa)
- 測定・分析
- 回答数2
- ありがとう数2
- みんなの回答 (2)
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
- ベストアンサー
検索した結果からの推測で回答します。 参考URLによれば、お問い合わせの気体の比誘電率は次のとおりです。 物質 比誘電率 @1atm 水素 1+2.72e-4 = 1.000272 窒素 1+5.47e-4 = 1.000547 酸素 1+4.94e-4 = 1.000494 気体の密度に従って誘電率が変化すると考えれば、圧力に応じた比誘電率は 次のように推定できそうす。 物質 比誘電率 圧力 @1atm @2atm @5atm @10atm 水素 1.000272 1.000544 1.001360 1.002720 窒素 1.000547 1.001094 1.002735 1.005470 酸素 1.000494 1.000988 1.002470 1.004940 回答(2)さんのご心配 標準(空気)キャパシタの気圧係数 空気の比誘電率 +0.53ppm/hPa ガス封入形標準キャパシタ・・・・・単位を/100hPaから/hPaに換算 -0.018ppm/hPa、-0.003ppm/hPa 空気キャパシタは、誘電率が空気の密度に依存するので、気圧の影響を受 けて当然。 ガス封入形の密閉キャパシタは、見かけ上係数の正負が異なってはいますが、 密閉構造なので、気圧の影響を殆ど受けないと解釈すれば納得できると思い ます。 回答(2)さんご紹介のデータ 空気キャパシタの気圧係数 +0.53ppm/hPa 私の回答 物質 比誘電率 圧力 @1atm @2atm 気圧係数 窒素 1.000547 1.001094 574 ppm/atm 酸素 1.000494 1.000988 494 ppm/atm 空気は、窒素80%、酸素20%の混合物であることを考慮すると 574 ppm/atm×0.8+494 ppm/atm×0.2=558 ppm/atm 1atm(1気圧)=1013hPaなので、 588 ppm/atm=0.58 ppm/hPa 「0.53 ppm/hPa」と「0.58 ppm/hPa」十分合理的に整合した値と思います。
その他の回答 (1)
標準(空気)キャパシタの気圧係数 長野県工業技術総合センター https://www.nmij.jp/~nmijclub/teishuha/docimgs/nagano.pdf 空気の比誘電率 (23℃、50%RH基準)+0.53ppm/hPa 適用範囲は不明で元資料を辿る必要。目的から大気圧付近と思われ。 同所が所有する上位標準器:ガス封入形標準キャパシタは温度係数が逆。 http://www.gitc.pref.nagano.lg.jp/pdf/H19kenho/2-8-3.pdf -1.8ppm/100hPa、-0.3ppm/100hPa 寸法が気圧に影響され僅か逆方向の係数。 標準器でこうなので、一般条件では構造の影響と温度変動も加わり、上記の係数の通りにはならないでしょう。 ガス封入形標準キャパシタは温度係数が逆 × 気圧係数 〇
お礼
回答ありがとうございました。この辺の物理的な知識が無く困っていましたので助かりました。
関連するQ&A
- 気体の誘電率と温度の関係
気体(窒素)の誘電率と温度の関係について質問があります。 理科年表で窒素の比誘電率を調べてみると20℃における誘電率が記されておりました。比誘電率は温度によって変化すると考えますが、1000℃の雰囲気における窒素の比誘電率もしくは計算式がありましたらご教授願います。
- 締切済み
- 物理学
- 気体の密度を求める問題
お世話になっております。この問題の答えがどうしても合わないので アドバイスを頂きたいです。 【問題】 五つの密閉容器に入った以下の気体がある。 この密閉容器内の気体の密度の大きさの順序はどうなるか。 温度は25度で変化しないものとし、それぞれの気体は理想気体とする。 原子量はH=1,He=4,N=14,O=16,Ar=40とする。 水素(3.5L,4.0atm) ヘリウム(2.0L,3.0atm) 窒素(1.5L,1.0atm) 酸素(1.0L,2.0atm) アルゴン(0.5L,0.5atm) 【答え】酸素>窒素>アルゴン>ヘリウム>水素 密度と言うことなので、圧力を1Lあたりの値に換算して、 PV=nRTの公式に当てはめて気体の重さを求めたところ、 H2=3.2g、He=6g、N2=18.66g、O2=64g、Ar=40g となり、酸素>アルゴン>窒素>ヘリウム>水素 と、なってしまいます。 間違いのご指摘、アドバイスなどよろしくお願い致します。
- ベストアンサー
- 化学
- 混合気体についての問題の考え方を教えて下さい
混合気体についての問題の考え方を教えて下さい 温度が一定の条件下で、容積50?の容器に10気圧の水素20?と 3気圧の窒素100?を入れた混合気体の全圧として次のうち正しいのはどれか。 ただし、水素と窒素は互いに反応しないものとし、いずれも理想気体としての 挙動をするものとする。 答えは 「10気圧」です。 考え方を教えて下さい。
- ベストアンサー
- 化学
- 気体の状態方程式の圧力について
PV=nRTに代入するPの値は測定する条件下の圧力なのか、求める気体の圧力(分圧)なのかどちらでしょうか? 分かりにくいと思うので、具体例を上げます。 容積が変わる容器に初め酸素が2L入っています。容器内の圧力は大気圧と常に同じ圧力です。 ここに水素を入れます。体積は8Lになりました。6L分水素が入ったわけです。 ここでは化学反応による変化はなしです。 この水素の質量を知りたいとき、状態方程式に代入するPは大気圧でしょうか? それとも水素の分圧を求め、代入するのでしょうか? 解答よろしくお願いします
- 締切済み
- 化学
- 火花放電の電圧と誘電率の関係
現在高圧電源のスイッチにギャップスイッチを使用しています。 ギャップスイッチの媒質に空気(大気)を使用していますが、 これだと放電による生成物によって放電電圧が変化すると考えています。 そこで媒質にドライ窒素など純粋なものを使用する予定です。 この時媒質の誘電率(や気体密度=圧力、放電電圧)によって放電距離は変化すると思いますが、 それはどのような式で表されるのでしょうか。 ご教授頂ければ幸いです。 なお、ギャップ電極は鉄球のような尖っていないものを使用しています。 よろしくお願いいたします。
- 締切済み
- 科学
お礼
丁寧な説明ありがとうございます。この数値であれば体制に影響がなさそうです。後は現物で再度確認したいと思います。ありがとうございました。