潜水業務

潜水士令和5年 1月～6月実施分潜水業務問4

問題・正答・学習用解説

問題

0.2MPa(ゲージ圧力)の空気に接している20℃の水 1L に溶解する窒素は約何ｇか。ただし、空気中に含まれる窒素の割合は80％とし、0.1MPa(絶対圧力)の窒素100％の気体に接している20℃の水１Ｌには0.020ｇの窒素が溶解するものとする。

正答：（4）

正解は選択肢4です。まずゲージ圧力0.2 MPaに大気圧0.1 MPaを加えると、空気の絶対圧力は0.3 MPaです。窒素分圧は

\displaystyle 0.3\times 0.80=0.24 MPa

です。ヘンリーの法則から溶解量は分圧に比例するので、

\displaystyle 0.020\times (0.24\div 0.10)=0.048 g

となります。

選択肢1は0.016 gですが、基準の0.020 gに窒素割合0.8だけを掛けた値です。加圧後の絶対圧力が基準の3倍であることを反映していません。

選択肢2は0.024 gですが、窒素分圧0.24 MPaは基準圧力0.10 MPaの2.4倍です。0.020 gの2.4倍は0.048 gであり、この値にはなりません。

選択肢3は0.032 gですが、ゲージ圧力0.2 MPaだけを用いて

\displaystyle 0.2\times 0.8=0.16 MPa

とした場合の値です。分圧計算には大気圧を加えた絶対圧力を使います。

選択肢5は0.060 gですが、空気の絶対圧力0.3 MPaを全て窒素の分圧とみなした値です。空気中の窒素割合80％を掛ける必要があります。

ヘンリーの法則では、温度一定なら液体に溶ける気体の質量はその気体の分圧に比例します。手順は、①ゲージ圧力を絶対圧力に直す、②全圧に気体割合を掛けて分圧を求める、③基準の溶解量に分圧比を掛ける、の順です。高圧下で体内に多く溶けた不活性ガスが、急浮上で気泡になることが減圧症につながります。