問 題
燃焼管理に使用される酸素計と二酸化炭素計に関する記述として、誤っているものはどれか。
- 磁気式酸素計には、磁気風方式と磁気力方式がある。
- 磁気式酸素計の測定に誤差を与えるガスに、NOがある。
- ジルコニア方式酸素計では、ジルコニア素子を高温に保つ必要がある。
- CO2は、その赤外線領域の吸収量を計測することにより、濃度を連続測定できる。
- 電気式二酸化炭素計では、CO2の熱伝導率が空気のそれに比べ非常に大きいことを利用している。
解 説
酸素計や二酸化炭素計からの出題は珍しいため、やや難易度の高い出題といえます。悪問・奇問というわけではないので、余裕があれば押さえておきたい知識ですが、ご自身の学習状況や理解度によっては後回しにしても構わないと思います。
(1)は正しいです。磁気式酸素計はO2分子の常磁性を利用していたもので、磁気風方式と磁気力方式に分類されます。
(2)も正しいです。重要事項というほどではありませんが、参考までに各酸素計の妨害物質をまとめておきます。
| O2計測器の種類 | 妨害物質 |
| 磁気式O2計 | NO |
| 電極方式O2計 | SO2、CO2 |
| ジルコニア方式O2計 | CO、CH4、SO2 |
(3)も正しいです。ジルコニア方式では、O2濃度差による起電力を検出します。この際、ジルコニア素子を高温に保つ必要があります。
(4)も正しいです。CO2は温室効果ガスなので、熱を内部に取り込みやすく放出しにくいという性質があります。そのため、CO2は赤外線を吸収しやすいといえるので、その赤外線領域の吸収量を計測することでCO2濃度を連続測定することができます。
(5)で、気体の熱伝導率の大小関係は、一般的に気体の分子量が小さいほど熱伝導率が大きくなります。
これを表す計算式は複雑なため、覚えておく必要はないと思います。分子量が小さい(＝軽い)気体のほうが運動速度が速いため、分子同士の衝突回数が多く熱を移動させやすい…くらいのイメージを持っておけば十分です。
ここで、空気の平均分子量は29、CO2の分子量は44です。空気の平均分子量はO2とN2の分子量と存在比率(21：79)から計算することもできますが、知識として覚えておくと何かと便利だと思います。
よって、CO2は空気よりも分子量が大きいため、熱伝導率は小さくなることがわかります。そのため、(5)の「CO2の熱伝導率が空気のそれに比べ非常に大きい」という部分が誤りであると判断することができます。ここは「大きい」ではなく「小さい」とするのが正しいです。
以上から、正解は(5)となります。
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