分圧計算ツールとは?
分圧計算ツールは、混合気体の中で特定の気体一つが及ぼす圧力(分圧)を求めるためのツールです。化学・物理学に共通する普遍的な原理である「ドルトンの分圧の法則」に基づいています(特定の国の規格に依存するものではありません)。複数の気体が同じ容器内に存在するとき、それぞれの気体は、あたかも単独でその空間を占めているかのように固有の圧力を及ぼします。本ツールでは、混合気体の全圧と、対象とする気体のモル分率という2つの値を入力するだけで、その気体が受け持つ分圧をすばやく求められます。
使い方
必要な2つの値を入力すると、結果が表示されます。
- 全圧(atm) — 混合気体に含まれるすべての気体が及ぼす合計の圧力。単位は気圧(atm)です。
- モル分率(0〜1) — 対象とする気体が混合気体全体に占める割合。0から1までの小数で表します(例:空気中の酸素なら 0.21)。
計算ツールは、その気体の分圧を atm 単位で返すとともに、モル分率をパーセントに換算して表示するため、気体の組成も一目で確認できます。
計算式の解説
本ツールは次の式を用いています。
Pi = Xi × Pt
ここで Pi は対象気体の分圧、Xi はそのモル分率(0〜1)、Pt は混合気体の全圧を表します。表示されるパーセントは、モル分率に100を掛けただけの値です。
計算例
たとえば、混合気体の全圧が 2.5 atm で、窒素のモル分率が 0.78 だったとします。これを式に当てはめると、次のようになります。
Pi = 0.78 × 2.5 = 1.95 atm
つまり窒素の分圧は 1.95 atm であり、混合気体の組成全体の 78% を占めていることがわかります。
よくある質問
モル分率とは何ですか? ある気体のモル数を、混合気体に含まれるすべての気体の総モル数で割った値です。比率であるため、必ず0から1の範囲に収まり、混合気体中のすべてのモル分率を合計すると1になります。
atm 以外の圧力単位は使えますか? 計算式そのものは単位に依存しません。全圧に入力した単位がそのまま分圧の単位になります。本ツールは入力欄を気圧(atm)と表記しているため、結果を統一するには、他の単位(kPa、mmHg、bar など)を先に atm へ換算してください。
すべての気体のモル分率を足しても1にならない場合は? 本来は1になるはずです。1にならない場合は、測定や四捨五入の誤りがある可能性が高いです。計算した各分圧を合計すると、入力した全圧と一致するはずです。