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環境Q&A

単位換算 

登録日: 2003年02月13日 最終回答日:2003年02月16日 大気環境 その他(大気環境)

No.1797 2003-02-13 14:14:46 fumi

今、高校の授業で硫黄酸化物について勉強しています。
授業とは関係ないのですが、考えた結果、訳が解らなくなった事が1つあります。それは、Nm3をkgに換算するにはどうしようということです。
Nっていうのは考えなくていいですよね。
例えば水1Nm3は1000L=1000kgでいいですか??
じゃあ硫黄酸化物1Nm3は??
molとか22.4Lとか使うのですか??
こんなつまらない質問に誰か答えてください。

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No.1800 【A-1】

Re:単位換算

2003-02-13 20:00:47 北海道 / きた

>Nm3をkgに換算するには
Nm3といういのはノルマル立米のことで、現在はm3N(Nは小文字など)と表します。学校ではN:ニュートン(力)と習っているのではないかと思います。大文字のNは使えません。
体積なので、また、物質によるので換算は一様にはできません。
>Nっていうのは考えなくていいですよね。
あると、0℃1気圧で換算することになります。(換算とはいわないのかもしれません。)
>例えば水1Nm3は1000L=1000kgでいいですか??
0℃ですから凍っている(又は液体)のではないでしょうか。
0℃で気体だとすれば計算は硫黄酸化物と同じですが・・・
 でも、排出基準の計算などで15℃換算を使いますので実態と異なる計算をすることになります。
>じゃあ硫黄酸化物1Nm3は??
SO2ですから32+16×2=64グラムが22.4Lとなるかと思います。すると、1000/22.4×64グラムでしょうか。計算は得意でないので確かめてください。
>molとか22.4Lとか使うのですか??
通常は、使います。
>こんなつまらない質問に誰か答えてください。
つまらなくもありません。水についてあたかも気体で存在するような計算をすることに私も疑問をもっています。
現実社会は学校とは違うようです。

ひっかけ問題で「理想気体とする」などと実際と大きく異なることを条件として計算させるのであれば、水が液体又は固体として考えるのは失点になりますので注意してください。点数を取るということであれば、やはり、先生にお聞きすることが一番です。

回答に対するお礼・補足

まず始めに回答ありがとうございました。考えれば考えるほど頭が混乱していましたが、ようやく治まりました。最後に64の単位は(g/mol)ですよね??すると、1000*64/22.4の答えは(g)ででるからそれに1,000,000掛けた値が(t)になると考えていいですか??

No.1807 【A-2】

Re:単位換算

2003-02-14 00:40:48 埼玉県 / 百足

通常、気体に圧力をかけると単位体積当たりの質量は大きくなりますし、
気温が上がると膨張して単位体積当たりの質量が小さくなります。
このため気体の質量を比較する際は、温度と圧力の条件をそろえる必要がでてきます。
ノルマル立法メートルというのは気体の量を比較する条件の一つです。
1molの気体がどのような条件のとき22.4リットルとなるか調べてみて下さい。

摂氏0度1atmの環境でも「水蒸気」というかたちで大気中に水が存在することはありま
すので、"それなりに"亜硫酸ガスと比較することはできます。
なお、飽和水蒸気量が分かっても、その水蒸気量はあくまで上限であり、実際の空気に
含まれる水分量はそれよりも少ない可能性があります。

http://www.tokyokeiso.co.jp/techinfo/faq/f-0005/f-0005.htm
http://www.hm2.aitai.ne.jp/~yamamasa/tenki/situdo/situdo/howasui.htm
http://www.geocities.co.jp/HiTeens-Penguin/1552/comi_lecu/chemistry/che-1133.html

回答に対するお礼・補足

百足さんありがとうございます。3つも関連ページのアドレスも教えていただき感謝しています。
つまりSOx1m3は1000[L]×1/22.4[mol/L]×64[g/mol]×1/1,000,000[t/g]でいいですか。
きたさんにも書きましたが次は物質量の単位で頭が混乱してきました。64[t/mol]で計算していいのですか?

No.1808 【A-3】

Re:単位換算

2003-02-14 10:45:45 東京都 / KAN

Nm3=ノルマル立方メートルは、摂氏0度、1気圧の状態に換算した気体の単位
で、気体のみに使います。(念のため)

なぜこの状態であらわすかというのは
「気体の質量を比較する際は、温度と圧力の条件をそろえる必要がでてきます。
ノルマル立法メートルというのは気体の量を比較する条件の一つです」
という百足さんの回答の通りだと思います。

なお、22.4リットルの気体の重さはその気体の分子量にgの単位をつけたものに相当するというから、きたさんの最初の回答は二酸化硫黄(SO2)の分子量64で計算されていますが、硫黄酸化物(SOX)という場合は、SO2と並んで酸性雨の原因物質にもなっている三酸化硫黄(SO3)も含まれます

参考 原子番号16番 硫黄について
http://www.gogp.co.jp/chemical/genso/11-20/sulfur.html

したがって、どちらなのか、厳密には物質を確定する必要があります。

計算方法の考え方は三酸化硫黄も二酸化硫黄と同じです

No.1812 【A-4】

Re:単位換算

2003-02-14 22:23:49 北海道 / きた

fumiさんの疑問は、0℃1気圧では水は気体として存在していないのではということですね。
実際の排出ガス中の水分を調べてみたら、100℃を超える排出ガスの水分は5%から30%ありました。これが0℃になると0.6%に下がり、余った水分は凝縮します。湿りガスがほとんど乾きガスになります。煙突から出る「水蒸気」といいますが水滴のことですね。冬は白くなります。
凝結しない「理想気体」として計算はできるのでしょうが、約束事の上に成り立っており、実際とは異なります。

私が疑問に思ったのは、硫黄酸化物の規制で排出口の高さの補正を行う式で、
Q 温度十五度における排出ガス量(単位 立方メートル毎秒)
とあることです。この計算はしたことがないのですが、湿りガスであれば、水分が1.7%ほどになるであろうから仮想の計算かな−と思っていました。
ということでfumiさんに同感したわけです。

硫黄酸化物にSO3を含ませるべきなのは、ご指摘のとおりです。SO2がほとんどのようですが、xとしてあるので間違いですね。

No.1815 【A-5】

Re:水の扱い

2003-02-16 13:23:14 北海道 / きた

1 単位について
 0℃1気圧の条件としたのは、気体は温度や圧力による体積変化が大きいからです。固体や液体はそれほどの条件を必要としませんが条件は決められています。。
 水は0℃1気圧で二態又は三態をとるのでしょうから、実在(気体)をノルマル立米(立方メートル:m3)で表すのは一般には無理だと思います。表してあるとすれば、それは理想気体(常に気体)としての水だと思います。気体で存在するとすれば、18gが22.4Lになり、液体で存在するとすれば、18gが18mLになり、固体であれば液体のときよりいくらか体積が多くなるのでしょう。複雑な系又は不定であれば体積を調べるとは容易ではありません。
 先の施行令の単位のように、立方メートルは単位ですが、ノルマル立米は単位として表記してありません。溶液の場合は20℃1気圧を条件としてL(リットルだけは大文字でもよいが、kgなど人名以外のものは小文字)とするという決まりがあります。気体も同じように、0℃1気圧とするのが一般的です。このときのmoll当たり22.4Lから他の条件の場合の体積を計算することになります。しかし、施行令のように理想気体とするという条件を付与しておりませんので、水分の扱いははっきりしません。
 逆にいえば、ノルマル立米は(理想)気体のための(条件を付与した)特別な単位として考えるしかないのです。(計量法にない単位)
2 測定の場合での水の影響の除外
 fumiさんの疑問のようなことが起こるため、測定は一般には水を除外して行います。
 固体の質量(重量)を測るとき、試薬、ろ紙などは乾燥させます。気体である水は、凝結しないように保温して体積を測ります。
 排出ガス中のばいじんなどの濃度規制の場合、(水を除外した質量又は体積/水を除外した排出ガスの体積)として算出します。これにより、水が凝結するのではという疑問は起こりません。
 硫黄酸化物の場合も、まず、濃度を測定しますので、そのときはこの扱いで疑問を回避しています。
 乾きガス(水分を除外)ベースで基準値との比較がされるというのは、このことが一因だと思っています。
http://www.eic.or.jp/QA/bbs02.php3?serial=588&sch_serial=595#595
Q.濃度規制はなぜ乾きガスベースなのか

回答に対するお礼・補足

きたさん。ありがとうございます。A-6なんかは非常に解りやすかったです。また、何度も回答いただき非常にうれしく思っています。私もこれから勉強して、きたさんのようにいろんな質問に答えれるような人になりたいと思っています。

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