2016年10月03日

2.LPガスの性質

問1
イ 標準大気圧におけるブタンの沸点は、プロパンのそれより低い。

誤 プロパン -42℃ ブタン -0.5℃

ロ 標準状態(0℃、0.1013MPa)において、プロパンのガスの比重はおよそ1.5である。



ハ プロパン1kgとブタン1kgの総発熱量は、双方ともおよそ50Mjである。



二 常温大気圧においてプロパンの空気中の爆発範囲(燃焼範囲)は、およそ5.0〜15.0vol%である。

誤 プロパンの爆発範囲は2.1〜9.5vol%である。

問2
内容積47LのLPガス容器にプロパンが20kg充てんされている、このプロパンを19.5kg消費したときの残圧は、27℃でおよそ何MPa(ゲージ圧力)か。プロパンは理想気体として計算せよ。ただし、消費後の容器内のプロパンはすべてガス状とする。

@0.1MPa A0.3MPa B0.5MPa C0.7MPa D0.9MPa

B プロパンの残量とその気体の体積を求める。20kg−19.5kg=0.5kg
理想気体のプロパン1molは、標準状態で22.4Lであり、また1molの質量は44gであるから、求める気体の体積をV1とすると、22.4L:44g = V1L:500g、∴V1=254.5L
次にボイルーシャルルの法則を用いて圧力を求める。
p1V1/T1=p2V2/T2
p2×V2×T1=p1×V1×T2
p2=p1×V1×T2/(V2×T1)
p1 標準状態における絶対圧力 0.1013MPa
V1 標準状態における体積    254.5L
T1 標準状態の絶対温度     273K(0℃の絶対温度)
p2 27℃における絶対圧力    27℃のゲージ圧力+0.1013MPa
V2 27℃における体積       47L
T2 27℃の絶対温度        300K(273℃+27℃)
p2=(0.1013×254.5×300)÷(47×273)=0.6028MPa
27℃のゲージ圧力[MPa] =0.6028−0.1013 ∴0.5015MPa≒0.5MPa

問3
プロパン70mol%とブタン30mol%からなるLPガスがある。このLPガスにおいてプロパンの質量%(wt%)はおよそいくらになるか。

@60wt% A64wt% B68wt% C72wt% D74wt%

A LPガスの物質量を100molとすると、そのうちプロパンは70mol、ブタンは30molである。またアボガドロの法則によりプロパン1molは44gでブタン1molは58gである。
プロパン70molの質量  44g/mol×70mol=3080g
ブタン30molの質量    58g/mol×30mol=1740g
混合気体の全質量    3080g+1740g=4820g
LPガス中のプロパンの質量% 3080g÷4820g×100=63.9wt%≒64wt%

問4
イ 理想気体とみなせる混合ガスにおいては、体積%で表した各成分気体の混合比率はモル%で表したそれと同じである。



ロ 標準状態におけるガス状のプロパンは、密度がおよそ2kg/㎥で、比重がおよそ3である。

誤 ガス状のプロパン1molは標準状態にて22.4㎥、44kgである。
従ってプロパンのガス密度は、44kg÷22.4㎥=1.96kg/㎥となる。
空気 1kmolの質量は29kgとして取り扱ってよいので、プロパンのガス比重は、44kg÷29kg=1.52

ハ 容器内のLPガスが液とガスの平衡状態にあるとき、その蒸気圧は、液相の組成および温度が一定であれば、液量の多少に関係なく一定である。



二 プロパンとブタンからなるLPガスを容器に充てんし自然気化方式で消費すると、消費とともに、残液の中のプロパンの割合が増え蒸気圧も下がってくる。

誤 プロパンとブタンの混合液体が気化するときは、沸点の低いプロパン(-42℃)から気化して沸点の高いブタン(-0.5℃)分が残る。このため、残液の中のプロパン割合が減少し蒸気圧も下がってくる。

問5
イ 蒸発熱は顕熱であり、凝縮熱は潜熱である。

誤 物質の温度変化に関係する熱を顕熱といい、物質の状態変化のためだけに必要な熱を僭熱という。蒸発熱(気化熱)も凝縮熱(液化熱)も潜熱である。

ロ パラフィン系炭化水素(アルカン)の分子式は、CnH2N+2(n=1,2,3,・・・)で表される。



ハ 標準状態におけるプロパンのガスの比重は、およそ0.5である。

誤 プロパンのガスの比重は、およそ1.5(空気の1.5倍重い)であり液比重は、およそ0.5(水のおよそ半分の重さ)である。

二 LPガスが完全燃焼すると気体の水が生成するが、その凝縮熱を含む発熱量を総発熱量といい、その凝縮熱を含まない発熱量を真発熱量という。



問6
イ メタンとプロパンは、ともにパラフィン系炭化水素である。



ロ 容器に充てんされた、プロパンとブタンを混合したLPガスを自然気化方式によって消費すると、消費するにつれて、蒸発ガス中のプロパン濃度は上がり残液中のプロパン濃度は下がる。

誤 プロパンとブタンの混合液体が気化するときは、沸点の低いプロパン(-42℃)から気化して沸点の高いブタン(-0.5℃)が残る。このため、容器内のLPガスを消費するにつれて残液の中のプロパン濃度が下がり、それに伴って蒸発ガス中のプロパン濃度も下がる。

ハ 標準大気圧(0.1013MPa)におけるプロパンの沸点は、ブタンのそれよりも低い。



二 プロパンの液比重は、15℃においておよそ1.5である。

誤 15℃におけるプロパンの液比重は0.5077である。

問7
イ 常温、大気圧、空気中におけるブタンの爆発範囲(燃焼範囲)は、5.0〜15.0vol%である。

誤 5.0〜15.0vol%はメタン。ブタンは1.8〜8.4vol%。

ロ 容器に充てんされたプロパンとブタンからなるLPガスを自然気化により消費すると、消費するにつれて液体中のプロパン濃度は減少する。



ハ プロパンとブタンの単位質量当たりの発熱量は、いずれもおよそ50Mj/kgである。



二 ブタンの標準状態におけるガス密度は、およそ2.6kg/㎥である。

正 アボガドロの法則からブタンの標準状態における1molの体積は22.4Lであり、かつ、1molの質量が58gであることから、ブタンの密度は 58g/mol÷22.4L/mol ≒ 2.59g/L → 2.6kg/㎥



posted by きん師匠 at 17:07| Comment(0) | TrackBack(0) | 高圧ガス第二種販売主任