乙４の燃焼範囲の濃度計算方法とガソリン蒸気の混合気容量

乙４の燃焼範囲の濃度計算問題は、ガソリン蒸気と空気の混合気についての理解を必要とします。質問者が抱えている疑問は、気体の挙動や混合気容量に関する基本的な理論を理解することにあります。この解説では、気体の性質と混合気の計算方法を詳しく説明し、質問に答えるためのステップを明確にします。

気体の性質と気体の混合について

まず、気体は液体や固体とは異なり、自由に膨張して容器の体積を占める性質を持っています。このため、ガソリン蒸気や空気がどれだけ容器に入るかを考えるとき、気体の体積は容器の体積と一致します。たとえば、5リットルの水素を10リットルの容器に入れた場合、水素は10リットルの体積を占めることになります。この性質を考慮して、ガソリン蒸気と空気の混合気の計算を行います。

問題①：内容積100ℓの容器に空気1.4ℓとガソリン蒸気98.6ℓが入っている場合の混合気の容量

この場合、容器の内容積は100ℓで、空気1.4ℓとガソリン蒸気98.6ℓがそれぞれ占めています。気体の性質により、これらの気体は100ℓの容器内に均等に分布するため、混合気の容量は100ℓになります。ガソリン蒸気と空気は別々の気体として存在しますが、最終的な混合気の体積は、容器の体積と一致します。

問題②：内容積100ℓの容器に空気14ℓとガソリン蒸気1.4ℓが入っている場合の混合気の容量

こちらの場合も、同様に気体は容器内で膨張して均等に分布します。空気14ℓとガソリン蒸気1.4ℓが容器内に入っていると、混合気の体積も100ℓになります。空気とガソリン蒸気の比率は異なりますが、最終的な体積は容器の体積と一致するため、混合気の容量も100ℓです。

ドルトンの法則と気体の分圧について

ドルトンの法則によると、混合気体の総圧力は、各成分気体の分圧の合計に等しいとされています。したがって、空気とガソリン蒸気のそれぞれが単独で占める体積は、最終的な容器の体積に合致することになります。質問者が示した「水素が10リットルの容器に入る」という例も、気体の性質に基づく基本的な考え方であり、混合気体の容量も容器の容量と一致します。

まとめ

乙４の燃焼範囲の濃度計算において、気体は容器の体積に応じて自由に膨張する特性を持つため、ガソリン蒸気と空気の混合気の容量は容器の内容積と一致します。問題①および問題②ともに、混合気の体積は100ℓになります。ドルトンの法則を理解することが、この問題を解決する鍵となります。