潜水業務

潜水士令和7年 7月～12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に溶解する窒素の質量に最も近いものは、次のうちどれか。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：（3）

正解は選択肢3です。0.2 MPaはゲージ圧力なので、大気圧約0.1 MPaを加えた絶対圧力は0.3 MPaです。窒素分圧は

\displaystyle 0.3\times 0.80=0.24 MPa

で、ヘンリーの法則より溶解量は

\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としており、空気中の窒素割合0.8だけを0.020 gに掛けた値です。ゲージ圧力を絶対圧力に直し、窒素分圧が基準の2.4倍であることまで反映する必要があります。

選択肢2は、0.024 gとしており、窒素分圧0.24 MPaそのものを溶解量の数値と混同しています。窒素分圧を基準0.10 MPaで割って2.4倍とし、基準の溶解量0.020 gに掛けます。

選択肢4は、0.060 gとしており、空気全体の絶対圧0.3 MPaをそのまま用いた値です。水への窒素の溶解量なので、全圧ではなく窒素分圧0.24 MPaを使います。

選択肢5は、0.096 gで正しい値の2倍です。窒素分圧は0.24 MPaであり、基準の0.10 MPaに対する倍率は2.4倍なので、

\displaystyle 0.020\times 2.4=0.048 g

です。

ゲージ圧力は大気圧を0として示すため、気体の法則や分圧の計算では原則として絶対圧力へ直します。海面付近では「絶対圧力＝ゲージ圧力＋約0.1 MPa」と覚えると計算しやすくなります。