飽和水蒸気と理想気体の状態方程式
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海の仲間の皆さん、質問があります。低圧の飽和水蒸気は理想気体状態方程式に適合するでしょうか？ 例を挙げて説明すると、1kgの常圧の水蒸気（101.33KPa、100℃、ρ=0.597kg/m3）を3.3KPaまで減圧した場合（この圧力下での飽和温度は24℃）、その体積はいくらになるか？ 解法一：モル体積Vm法 1、水蒸気のモル体積：Vm=18g/mol÷0.597g/L=30.15L/mol； 2、101.33KPa、100℃における1kgの水蒸気の体積：V1=1000g÷18g/mol×30.15L/mol=1675L； 3、理想気体状態方程式を用いて、3.3KPa、24℃に減圧したときの体積を計算する：V2=101.33×1675÷100×24÷3.3=12343.8L。 解法二：比容法 1、101.33KPa、100℃における水蒸気の比容v=1/ρ=1÷0.597g/L=1.675L/g；1000gの水蒸気の体積：V1=1.675L/g×1000g=1675L； 2、理想気体状態方程式を用いて、3.3KPa、24℃に減圧したときの体積を計算する：V2=101.33×1675÷100×24÷3.3=12343.8L。 解法三：運転状態における比容法（3.3KPa、24℃における飽和水蒸気のρ=0.0239g/L）1、3.3KPa、24℃における水蒸気の比容v=1/ρ=1÷0.0239g/L=41.8L/g； 2、1000gの水蒸気の体積：V2=41.8L/g×1000g=41800L； 質問です：なぜ解法1のV2は、解法2のV2や解法3のV2と異なるのでしょうか？それに差が大きいの？そのアルゴリズムは正しいのか？どう説明する？ ご指導を賜りますよう、よろしくお願いいたします！
この投稿は最後に清城君によって2017-10-9 13:57に編集されました。気体の状態方程式において、温度はK単位で、圧力はゲージ圧ではなく絶対圧です。100と24をそのまま掛けたり割ったりするのは間違いです。（101.33KPa、100℃、ρ=0.597kg/m3）これはあなたが作り上げた蒸気でしょう？
清城くん、靴屋さん！こんにちは！ ご指摘ありがとうございます！温度Kの意味を無視している！ありがとうございます！ また、101.33KPa、100℃、ρ=0.579kg/m3というのは、標準大気圧下（絶対圧101.33、表圧0）の飽和蒸気のパラメータではないでしょうか？この一連の蒸気パラメータは物理的意味を持たないのでしょうか？
この投稿は最後に清城君によって2017-10-9 14:51に編集されました。混乱してしまいますが、100℃・101kPaの蒸気は、一般的なボイラーではこの製品を使用しません。すべて飽和蒸気なので、直接気体状態方程式を使えばよい
普通だ、虎にも本当にうたた寝をする時があるんだな！ ありがとう！:lol
皆さん、清城君のご指摘により、この問題を以下のように整理し共有します。1kgの常圧の水蒸気（101.33KPa、100℃、ρ=0.597kg/m3）を3.3KPaまで減圧した場合（この圧力下での飽和温度は24℃）、その体積はいくらでしょうか？ 解法一：モル体積Vm法 1、水蒸気のモル体積：Vm=18g/mol÷0.597g/L=30.15L/mol； 2、101.33KPa、100℃における1kgの水蒸気の体積：V1=1000g÷18g/mol×30.15L/mol=1675L； 3、理想気体状態方程式を用いて、圧力を3.3KPa、温度を24℃にしたときの体積を計算する：V2=101.33×1675÷（273+100）×（273+24）÷3.3=40953L。 解法二：比容法 1、101.33KPa、100℃における水蒸気の比容v=1/ρ=1÷0.597g/L=1.675L/g；1000gの水蒸気の体積：V1=1.675L/g×1000g=1675L； 2、理想気体状態方程式を用いて、3.3KPa、24℃に減圧したときの体積を計算する：V2=101.33×1675÷（273+100）×（273+24）÷3.3=40953L。 解法三：運転状態における比容法（3.3KPa、24℃における飽和水蒸気のρ=0.0239g/L）
1、3.3KPa、24℃における水蒸気の比容v=1/ρ=1÷0.0239g/L=41.8L/g； 2、1000gの水蒸気の体積：V2=41.8L/g×1000g=41800L。 解法一V2＝解法二V2≈解法三V3！ 心得：化学工学の計算には細心の注意が必要です；小さなミスが大きな間違いを引き起こす；物理学は厳密で正確な自然科学であり、同じ命題を様々な方法で証明することができ、その結果の一致度はほぼ完璧です！非常に意義のある授業で、化学工業を愛しています！
1、3.3KPa、24℃における水蒸気の比容v=1/ρ=1÷0.0239g/L=41.8L/g； 2、1000gの水蒸気の体積：V2=41.8L/g×1000g=41800L。 解法一V2＝解法二V2≈解法三V3！ 心得：化学工学の計算には細心の注意が必要です；小さなミスが大きな間違いを引き起こす；物理学は厳密で正確な自然科学であり、同じ命題を様々な方法で証明することができ、その結果の一致度はほぼ完璧です！非常に意義のある授業で、化学工業を愛しています！