H24年 大気特論 問2 問題と解説

燃料単位質量当たりの理論空気量が最も大きい燃料はどれか。

1. 水素
2. メタン
3. プロパン
4. 重油
5. 歴青炭

 

 

 

 

 

　解 説　　　　

水素の分子量(単位質量)は2で、メタンの16やプロパンの44と比べてもはるかに小さいです。よって、単位質量あたりの理論空気量でいえば、反応式を書かずとも圧倒的に大きいことがわかります。もし反応式から正確な数字を出そうとすると、

より、水素1molを燃焼させるためには酸素が0.5mol必要であるとわかります。水素1molは質量にすると2g、酸素0.5molは体積にすると

となります。よって、水素1kg(1000g)の燃焼には酸素が

ほど必要です。これを空気量に直すには、空気中の酸素が21%であるから、以下の式のようになります。

以上より、水素1kg(単位質量)の燃焼に必要な理論空気量は約27m³/kgということになります。

メタンやプロパンも以下の反応式を元に、同様の計算が行えます。

水素のときと同様の計算とすると、メタンの理論空気量は13m³/kg、プロパンでは12m³/kgとなります。

重油や歴青炭は純粋な化合物ではなく混合物のため、このように単純には計算できませんが、重油の理論空気量は10.7～10.9m³/kg、歴青炭では7.5～8.5m³/kgとなっています。