この問題では、プロパンガスと空気を混合したガスの燃焼範囲に関する知識を基に、燃焼範囲に入らないように希釈する方法を求めています。プロパンの燃焼下限界や空気の割合を用いて、必要な空気の体積を求める方法を解説します。
問題の理解：燃焼範囲と燃焼下限界
まず、問題の前提を整理しましょう。プロパンガスの燃焼下限界は2.1vol%とされています。これは、プロパンガスの濃度が2.1%未満であれば、ガスは燃焼範囲外にあることを意味します。つまり、プロパンガスの濃度を2.1%未満にするために、空気で希釈する必要があります。
混合ガスの初期の構成は、空気95vol%、プロパン5vol%です。このガスを希釈してプロパンの濃度を燃焼下限界未満にするためには、どれくらいの空気を追加すればよいかを求めます。
希釈後のガスのプロパン濃度を計算する
プロパン濃度を2.1%未満にするためには、まず希釈後のガスのプロパン濃度を計算します。最初の混合ガスの体積は1m3です。プロパンの体積は5%なので、最初のガスのプロパン体積は。
5% × 1m3 = 0.05m3（プロパン体積）
次に、プロパンの体積が希釈後のガス全体に対して2.1%未満になるように空気を加えます。希釈後のガスの体積をV（m3）とすると、プロパンの体積は0.05m3であり、このプロパンの体積が希釈後のガスの2.1%未満である必要があります。式で表すと。
0.05m3 ÷ V × 100 = 2.1
V = 0.05m3 ÷ (2.1 ÷ 100) = 0.05m3 ÷ 0.021 = 2.38m3
空気の最小必要量を計算する
希釈後のガスの総体積は2.38m3であるため、空気をどれだけ加える必要があるかを計算します。最初の混合ガスの体積は1m3で、希釈後のガスの体積は2.38m3なので、加える空気の体積は。
2.38m3 – 1m3 = 1.38m3
よって、1.38m3の空気を加えることで、プロパンの濃度が2.1%未満となり、燃焼範囲に入らない混合ガスが作られます。
まとめ
この問題では、プロパンガスの燃焼下限界を2.1%未満にするために、最小限必要な空気の体積を計算しました。最初の混合ガスの体積が1m3で、そこに1.38m3の空気を加えることで、燃焼範囲に入らない混合ガスを作ることができます。この方法を理解することで、ガスの濃度調整に役立つ計算力を養うことができます。
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