気体の体積分率と質量分率の換算

理想気体の混合ガスの、体積分率から質量分率、質量分率から体積分率を求める方法です。各気体のモル質量は既知としています。

 

wi: i番目の気体の質量分率 ([kg/kg], 100倍で[wt%])

Xi: i番目の気体の体積分率 ([v/v])

Mi: i番目の気体のモル質量([g/mol])

M:  平均モル質量 ([g/mol])

積分率から質量分率

i番目の気体の質量分率wiは体積分率Xi, モル質量Mi, 平均モル質量Mを用いて、 

{ \displaystyle \rm w_i=X_i (\frac {M_i}{M}) }

 平均モル質量Mは、

{ \displaystyle \rm M=\sum_{i} X_i M_i}

計算例1

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積分率 X1 = 0.2[v/v],  モル質量 M1 = 50[g/mol] ,

積分率 X2 = 0.8[v/v],  モル質量 M2 = 25[g/mol] ,

混合気体があった場合、混合気体の平均モル質量M[g/mol]は

{ \displaystyle \rm M=0.2 \times 50 + 0.8 \times 25 = 30}

質量分率w1, w2は

{ \displaystyle \rm w_1= 0.2 (\frac {50}{30} ) = \frac {1}{3}}

{ \displaystyle \rm w_2= 0.8 (\frac {25}{30} ) = \frac {2}{3} }

 

質量分率から体積分

i番目の気体の体積分率Xiは質量分率wi, モル質量Mi, 平均モル質量Mを用いて、 

{ \displaystyle \rm X_i=w_i (\frac {M}{M_i}) }

 平均モル質量Mは、

{ \displaystyle \rm M=\sum_{i} \frac{1} {(w_i /M_i) }}

 計算例2

f:id:tone_akadaya:20170523224626p:plain

質量分率 w1 = 1/3[kg/kg],  モル質量 M1 = 50[g/mol] ,

質量分率 w2 = 2/3[kg/kg],  モル質量 M2 = 25[g/mol] ,

混合気体があった場合、混合気体の平均モル質量M[g/mol]は

{ \displaystyle \rm M=\frac {1} {(\frac {1}{3}) (\frac {1}{50})+(\frac {2}{3}) (\frac {1}{25})} = 30}

積分率X1, X2は

{ \displaystyle \rm X_1= (\frac {1}{3} ) (\frac {30}{50} ) = 0.2}

{ \displaystyle \rm X_2= (\frac {2}{3} )(\frac {30}{25} ) = 0.8 }

 

 

  

(注)間違っている可能性があるので十分注意してください。

間違いを見つけた方はご指摘頂けると大変ありがたいです。m(_ _)m