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技術士 基礎科目 令和5年度 Ⅰ-5-4|問題と解説

問題 Ⅰ-5-4

天然ガスは、日本まで輸送する際に容積を小さくするため、液化天然ガス(LNG,Liquefied Natural Gas)の形で運ばれている。0[°C]、1気圧の天然ガスを液化すると体積は何分の1になるか、次のうち最も近い値はどれか。
なお、天然ガスは全てメタン(CH4)で構成される理想気体とし、LNGの密度は温度によらず425[kg/m3]で一定とする。

1 1/400
2 1/600
3 1/800
4 1/1000
5 1/1200

正解と解説

正解:2

解説

気体と液体で同じ1 molのメタンを比較し、液化後の体積が何分の1になるか求める。

1.1 molの気体の体積を確認する

メタンCH4のモル質量を 12+4×1=16 g/molとする。0℃、1気圧の理想気体1 molの体積は約22.4 Lである。

2.液体での体積を求める

同じ質量0.016 kgを密度425 kg/m3で割ると、

V液=0.016/425 m3

≒0.03765 L

3.気体との体積比を取る

V液/V気=0.03765/22.4

≒0.001681≒1/595

液化後の体積は、気体の約1/600になる。

関連知識:気体を液化すると体積は大幅に小さくなる。同じ質量なら体積比は密度の逆比で求める。

問題・正答の出典:公益社団法人 日本技術士会(公式の過去問題・公式正答)
掲載している解説は日本技術士会の公式解説ではありません。

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