高圧ガス製造保安責任者 乙種機械 学識 練習問題 第11問: 窒素を温度0 ℃のまま絶対圧力2.0 MPaまで圧縮したときの密度はおよそいくらか。窒素は理想気体とし、モル質量28 g/mol、0 ℃・0.1013 MPaで

密度は約24.7 kg/m³です。0 ℃・0.1013 MPaでの窒素の密度は、1 molの質量28 gを1 molの体積22.4 Lで割り、28÷22.4＝1.25 g/L＝1.25 kg/m³です。

理想気体の密度ρ＝PM/(RT)は、温度が同じなら絶対圧力に比例するので、ρ＝1.25×2.0÷0.1013≒24.7 kg/m³となります。「1.25 kg/m³」は圧力の比を掛け忘れ、0.1013 MPaのときの密度のままにした値です。

「15.8 kg/m³」は22.4÷28＝0.8（1 kgあたりの体積で単位はm³/kg）を密度と取り違え、圧力の比を掛けた値です。「12.3 kg/m³」は窒素のモル質量を窒素原子の14 g/molとした値です。

「31.6 kg/m³」はモル質量を14 g/molとしたうえで、22.4÷14＝1.6（1 kgあたりの体積）を密度と取り違えて圧力の比を掛けた値です。したがって、0 ℃・絶対圧力2.0 MPaの窒素の密度は約24.7 kg/m³です。