高圧ガス問題

質問

高圧ガスの価格についての問題です。
再度質問させて下さい。素人なので公式の解説もお願いします。
詳しくまた分かりやすく教えて頂ければ幸いです。

＜問＞　
　　　　　　水素タンクの内圧が上がってきたのでガス抜きをして
　　　　　　圧力を下げようとしています。
　　　　　　もし、ガスを抜いて内槽圧を0.85→0.75MPaまで下げた時
　　　　　　抜いた水素の値段はいくらですか？

　　　　　（条件） タンク容量　47000L
　　　　　　　　液体水素の残量　ちょうど半分
　　　　　　　　液体水素の値段　117円/Kg

よろしくお願いいたします 。

回答No.2

hg3

以前と全く同じ質問をしていますね。
その質問に関し、考え方を回答しましたが、それでは分からなかったということですか？
であるなら、その回答に対しどこが分からなかったのかを、きちんと記載するべきですよ。
問題丸投げして、自分では何も考えず答え丸写しするだけでは、あなた自身の理解は深まりません。

一応、前回の回答を再度記載しておきます。

まず、タンク内の水素の体積を考えます。
液体水素がちょうど半分なので、タンク容量の半分 23500Lが水素ガスの体積であることが分かります。
この場合、圧力変化による液体水素の体積の変化は無視して良いと考えます。
もし、無視してはいけないなら、液体水素の体積変化を求めるための条件が記載されているはずです。
次に抜いた水素の量を考えます。
体積23500L、圧力0.85MPaの水素が何molかは、計算できますね。
同様に体積23500L、圧力0.75MPaの水素が何molかも計算します。
両者の差が抜いた水素のモル数です。
そして、モル数が分かれば、分子量から重さが計算できます。
抜いた水素の重さが分かれば、値段も計算できますね。

前回の回答に加えて、もう少し補足しますが、上記の計算には「気体の状態方程式」を用います。高校で習う基礎的な公式ですから、説明は割愛します。
また、温度について記載がないですが、題意より室温で一定と考えて良いものと思います。
よって、例えば標準状態の温度である25℃（＝298.15K)とするとか、計算しやすいように300Kとするなどで良いでしょう。もし、問題に温度の記載があれば、その温度で計算しないといけません。また、温度を求めるための補足情報があるなら、それを省略してはいけません。

また、この問題の場合、常識的に考えて、水素ガスを抜いて一時的に圧力を下げたこの1回の操作によって抜いたガスの量(価格)を計算する問題でしょう。
No1の回答にある指摘のように、水素ガスを抜いて一時的に圧力をを下げても、液体水素が蒸発して圧力が上昇します。しかし、そのような圧力の上昇まで考慮して計算するのであれば、単純に「気体の状態方程式」だけで解くことはできません。

お礼

重ねて御返信いただきましてありがとうございました。

回答No.1

gohtraw

ぱっと見、４７０００Ｌのタンクの空間部、つまり２３５００Ｌに０．１ＭＰａの圧力変化を
生じさせるガスの質量を求めればいいように見えますが、温度が与えられていないと
出来ませんね。ひょっとして水素の飽和蒸気圧が０．８５ＭＰａになる温度を求めないと
いけない？

それともう一つおかしいのが、液体水素が共存しているということ、液体水素が共存
していたら、いくらガスを抜いても圧力は下がりません（一時的に下がるかもしれませんが
温度一定であればそのうち元の圧力に戻ります）。ひょっとして液体水素がなくなるところまで
ガスを抜くという問題？