空気量の湿度を考慮した場合の状態変化について

質問

空気量(体積)の状態変化について悩んでいます。
ある状態の空気量(体積)Q1とその密度ρ１が与えられている場合に、密度ρ２に状態が変化したときの空気量(体積)Q2は、

Q2=Q1×ρ１/ρ２・・・(１)

との文献を読みました。
この式(１)を変換すればボイル・シャルルの法則よりこれが成立するのは理解できます。
(この時点で間違っていたらすみません。。)

ただ、この場合の空気量(体積)条件に湿度が与えられた場合は成立するでしょうか？

例えば、
Q2=Q1×ρ１/ρ２・・・(１)

Q1：ノルマル空気量(m3/min)　温度0℃、気圧1013hpa、湿度0%
Q2：ANR空気量(m3/min)　温度25℃、気圧1013hpa、湿度65%

の場合です。(湿度を含む場合の密度ρ２の求め方は省略させていただきます。気体の分圧の考え方等より求めるとします。)

ボイル・シャルルの式はあくまで閉じられた系の場合に成立すると理解していますが、
湿度が与えられている場合に閉じられた系の中で状態を変化させてもQ1にはならないのと思うのです。
この場合の気体の状態変化には外からの水蒸気の出入りがありますよね？

成立しない場合にはどのような計算をしたら湿度を考慮した空気量(体積)のQ1→Q2(またはその逆でも可)へ状態変化ができるでしょうか？

御手数ですがご教授をお願いします。

回答No.2

ORUKA1951

＞Q1：ノルマル空気量(m3/min)　温度0℃、気圧1013hpa、湿度0%
＞Q2：ANR空気量(m3/min)　温度25℃、気圧1013hpa、湿度65%
と
＞ボイル・シャルルの式はあくまで閉じられた系の場合に成立すると理解していますが、
　が完璧に矛盾してますよ。閉じられた系と言う事は熱も物質も出入りがないということです。

お礼

ご回答ありがとうございます。

私もその部分について悩んでいます。

Q2=Q1×ρ１/ρ２
(変換するとボイル・シャルルの式になると思うのですが...。)

Q1：ノルマル空気量(m3/min)　温度0℃、気圧1013hpa、湿度0%
Q2：ANR空気量(m3/min)　温度25℃、気圧1013hpa、湿度65%

で計算している資料を見たので疑問を持ちました。
私も理解不足の部分が多いのでQ1→Q2(またはその逆でも可)へ状態変化の方法等、御手数ですがアドバイスをいただけると助かります。

回答No.1

drmuraberg

＜ある状態の空気量(体積)Q1とその密度ρ１が与えられている場合に、
密度ρ２に状態が変化したときの空気量(体積)Q2は、

Q2=Q1×ρ１/ρ２・・・(１)

との文献を読みました。
この式(１)を変換すればボイル・シャルルの法則より
これが成立するのは理解できます。
(この時点で間違っていたらすみません。。)＞

残念ながら、この時点で理解が？？？です。
（１）式は質量が変化の前後で変わらないことを示しているだけで
ボイル・シャルルも糞もありません。

出だしがこの様な文なら、先生方は先を読みません。
ボランティアの方の御出現を待たれるか、問題をもっとよく整理してください。
例えば、乾燥した（閉鎖？）系にどこから湿気が入ってくるの？又は湧き出すの？
一体何を取り扱おうとしているの？です。

補足

質問の内容等、理解が至らず申し訳ありません。
取り扱いたい問題は、コンプレッサの空気量についてです。

下記条件にてQ1→Q2(またはQ2→Q1)の状態に換算するときに

Q2=Q1×ρ1/ρ1　(またはQ1=Q2×ρ2/ρ1)・・・(1)

は成立するでしょうか？

Q1：ノルマル空気量(m3/min)　温度0℃、気圧1013hpa、湿度0%
Q2:標準状態空気量(m3/min)　温度25℃、気圧1013hpa、湿度65%

関連サイトを調べるとこのように記載してありました。

ボイル・シャルルの法則と言ってしまったのは
ρ=1.293×273/(273+T)×(1013+P)/1013より
Q2=Q1×ρ2/ρ2　
Q2×ρ2=Q1×ρ1
Q2×1.293×273/(273+T2)×(1013+P2)/1013=Q1×1.293×273/(273+T1)×(1013+P1)/1013
Q2×(1013+P2)/(273+T2)=Q1×(1013+P1)/(273+T1)より

(Q2×P2)/T2＝(Q1×P1)/T1

と思ってしまいました。
なのでボイル・シャルルの法則なのに温度や水蒸気の出入りがある場合に適用できるのかな？
と思ってしまったのです。
(外部からの熱の出入り、水蒸気の出入りなしにQ1→Q2に変化できないと思うのです。)

Q1にそれぞれの状態の密度の質量比を乗じているだけと考えれば成立しているような気もするのですが、
(1)を変換した結果がボイル・シャルルの法則になると成立しないよう気がしてしまって混乱しています。

多分、理解が根本的にできていないのだと思いますが御手数ですがご教授ください。