潜水業務

潜水士令和6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°C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°Cの水1Lには0.020 gの窒素が溶解するものとする。

正答：（2）

正解は選択肢2です。まず絶対圧力は

\displaystyle 0.2+0.1=0.3MPa

です。窒素分圧は

\displaystyle 0.3\times 0.80=0.24MPa

となります。ヘンリーの法則より溶解量は分圧に比例するので、

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

です。

選択肢1は0.032gで、ゲージ圧0.2MPaをそのまま全圧として

\displaystyle 0.2\times 0.8=0.16MPa

とした場合の値です。気体の溶解計算では大気圧を加えた絶対圧力を使います。

選択肢3は0.050gですが、与えられた条件を比例計算すると0.048gです。途中で丸めず、窒素分圧0.24MPaを用いる必要があります。

選択肢4は0.060gで、絶対圧0.3MPaをすべて窒素の分圧として計算した値です。空気中の窒素割合80％を掛けなければなりません。

選択肢5は0.075gで、窒素分圧0.24MPaに比例させた値ではありません。基準0.1MPaとの比は2.4倍なので、0.020gの2.4倍です。

ヘンリーの法則は、温度が一定なら液体に溶ける気体の量が、その気体の分圧に比例するという関係です。手順は「ゲージ圧→絶対圧」「混合割合を掛けて分圧」「基準との比を溶解量に掛ける」の3段階です。