二酸化炭素とアルゴンの混合ガスを充填

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この投稿は最終的に、2019年5月13日14時13分にtouchskyyyによって編集されました。一部の工業用ガス充填ステーションでは、二酸化炭素とアルゴン（二酸化炭素とアルゴンの体積比率はそれぞれ20％と80％）を混ぜたボトル入りガスが提供されていることを知りました。そこで、先生方にいくつか質問があります。1、二酸化炭素（高圧液化ガス）とアルゴン（不活性ガス）を1つのボトルに混ぜた場合、得られる混合ガスの各成分の体積比率を20％の二酸化炭素と80％のアルゴンに保つことは可能でしょうか。 2、安全を確保するためには、どのような充填方法を用いるべきか。液化ガスは規定された充填係数に基づいて質量を計算して充填される（二酸化炭素の臨界温度は31度セルシウス）のに対し、不活性ガスは圧力に基づいて充填されるため、混合充填の方法が不適切だとボンベの安全性に関わる可能性がある。 私の疑問は、二酸化炭素は高圧液化ガスであり、常温では圧力が5.7MPAを超える（20℃の飽和蒸気圧）ため、液体状態で存在するという点です；一方、アルゴンガスは常温で5.7MPAの圧力下では圧縮ガス状態にある。ガスを使用する際にボンベを開けると、出てくるガスの濃度は一定の比率ではありません。例えば、20℃で混合ガスの全圧が10MPAの場合、ボンベ内の二酸化炭素はほとんどが液体状態であり、アルゴンは気体状態です。このとき、気相中の二酸化炭素とアルゴンのモル分率は、それぞれの分圧の比と同じでなければならない。二酸化炭素は飽和状態にあり、気相中の分圧は5.7MPAである；アルゴンの分圧は10-5.7=4.3MPAです。そして体積比を算出する。 ガスボンベの総圧力が次第に低下し、5.7MPAまで下がると、ボンベから純粋な二酸化炭素が出てくる。 このような考え方には何か問題はあるのでしょうか？ ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------分割線 もう一つ考え方があります。20℃において、二酸化炭素とアルゴンを体積比で20％対80％（すなわちモル比で）鋼製ボンベ内に**貯蔵した場合、二酸化炭素の分圧が20℃における二酸化炭素の飽和蒸気圧よりも低くなる可能性があります。したがって、二酸化炭素の含有量が少ないため、ボンベ内に液相は存在しないという結論に至ります。 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------分割線 HG/T3728-2004「溶接用混合ガス アルゴン－二酸化炭素」によると、二酸化炭素の体積分率が30％以下の場合、充填圧力は13.5±0.5MPAを超えてはならない。 今、第二の考え方に従い、最悪の状況下でのボンベの使用温度を-5℃とし、-5℃における飽和蒸気圧は3.05MPAです。 二酸化炭素とアルゴンのモル比は：20％：80％です。総圧が14MPAの場合、二酸化炭素の分圧は14×0.2＝2.8MPAとなります。この圧力は-5℃での飽和蒸気圧よりも低いため、ボトル内の二酸化炭素は不飽和状態にあり、液相は存在しない。 もともと質問したかったのですが、問題を整理する過程で自分なりの考えが浮かび、それを検証してみた結果、最終的に結論に至りました。しかし、先生方にもご確認いただきたいのですが、考え方や結論が正しいかどうかを。