真空圧力と圧縮空気圧力

質問

たとえば１ｍ3の容器内を－６００mm/hgにするのと５kg/cm2にするのではどちらが早くできるのでしょうか？また、電気使用量はどちらが少なくて済むのでしょうか？

回答No.2

noname#160321

済みません。1気圧の値を間違えました。760mmHgですね。(恥)
だから
-600mmHgは160mmHg、
80mmHgにする速い方法：｛(680/80)-1｝m3
ではなくて
160mmHgにする速い方法:｛(760/160)-1｝m3
です。
80mmHgの方：容器のうち（80/680）m3の部分が1m3に膨張するとき1気圧に対してする仕事。
も
160mmHgの方:：容器のうち（160/760）m3の部分が1m3に膨張するとき1気圧に対してする仕事。
の間違いです。
失礼しました。

お礼

ありがとうございました。

回答No.1

noname#160321

>>－６００mm/hg
これは真空から80mmHgって事ですか？

いずれにせよ、仮定次第で速度は「拡散律速」にまでは速くできます。
なぜ拡散律速より速くならないか。容器の部分により濃いところと薄いところができて、圧力の定義が不完全になるからです。

80mmHgにする速い方法：｛(680/80)-1｝m3の高真空の部屋を作り、初めの１m2の容器とつなぎ、境目を破壊する。所定の圧量になったら境をふさぐ。
5kg/cm2の方も基本的には同じ、9kg/cm2の1m3の容器とつなぎ、境目を破壊する。所定の圧量になったら境をふさぐ。

電気使用量は純粋な仕事ですので、以上のような非静的過程では理論量よりたくさん必要です。特に減圧にする方は無駄な仕事が多いですので、純粋な熱力学的計算では難しいかも。

もちろん必要な仕事（電気使用量）の最小量は計算できます。無限の時間をかけるという仮定が付きますが。
私も計算に自信がないので書きませんが。方法は、
80mmHgの方：容器のうち（80/680）m3の部分が1m3に膨張するとき1気圧に対してする仕事。
5kg/cm2の方：5m3の気体を1m3に圧縮する時にする仕事。（こちらは少し自信がない）(--;

お礼

私にはあまり理解できませんでしたが参考にさせて頂きます。ありがとうございました。