質問: ボンベ中の酸素残量の求め方 容器中の酸素量の求め方について教えて下さい。 酸素の残量(l)=ボンベの容量(l)×ゲージ圧(kgf/cm2)=10.2×15=153(l) ネットで見つけた式です。 10.2がボンベ容量(l)、15がゲージ圧(kgf/cm2)を表していると思います。 この式に従うと圧力単位(kgf/cm2)は打ち消されずに残りますよね。 なぜ容量×圧力で、容器中のガスの体積が求められるのでしょうか?
回答: 気体の体積は圧力によって変わります。この質問は容量10.2(l)の容器(ボンベ)の中で15ゲージ圧の気体は大気圧下では体積はいくらになるかという設問と考えられます。 気体の体積と絶対圧の積は一定と考えてよいとします。大気圧は絶対圧で約1kgf/cm2、ゲージ圧では01kgf/cm2です。ボンベの中の絶対圧は15+1=16kgf/cm2、したがって大気圧下での体積をvとすると 16(kgf/cm2)*10.2(l)=1(kgf/cm2)*v(l) (1) この結果は質問者の計算式とは明らかに違います。圧力が15kgf/cm2が16kgf/cm2になっているからです。 実は大気に開放した場合容器の中の気体は使えないと考える必要があります。大気と混じらないようにピストンで酸素を押し出すとよいように思われますが、結構面倒で実際にはボンベにこんなピストンはつけていません。つまり1気圧分は捨てなければなりません。このため式(1)の16kgf/cm2を15kgf/cm2に直す必要があり、結局質問者の式が正しい事になります。