基礎計算

このカテゴリは「何を1 molとして数えるか」から始めます

基礎計算では、式を選ぶ前に、扱う量が mol、質量、液体体積、気体体積のどれかを分けます。 同じ g や L でも、分子量、密度、温度、圧力、表示基準が違えば、そのまま結び付けることはできません。

このカテゴリは、数値をすぐ換算する場所ではなく、必要な前提をそろえてから一つの量へ進むための入口です。 試薬の秤量、溶液の調製、ガス量の概算、仕様書にある体積条件の読み分けで、どの値を使うか迷ったときに使います。

まず分ける3つの計算経路

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計算したい量が二つ以上ある場合も、まずどの経路を使うか一つに決めます。たとえば液体の体積と物質量を結び付けるには、 質量 ←→ 体積 の密度と、質量 ←→ mol の分子量を別々に確認します。

試薬を量るとき: 分子量の基準を先に固定する

試薬ラベルが CuSO4・5H2O のとき、実際に量る物質は五水和物です。無水物 CuSO4 の分子量を入れると、秤量した質量と 物質量の対応がずれます。一方、規格書が無水物換算を求めている場合は、実物を量った基準と報告する基準を分けて扱う必要があります。

この経路では、分子量だけを見て計算を始めません。次の三点が読めたときだけ、 モル・質量・体積換算へ進みます。

• 実際に量った化学種と化学式
• 表示・報告したい基準
• 純度、含量、乾燥減量などを別補正として扱う必要があるか

基準が資料から読めない場合は、水和物・塩・遊離体で分子量基準を取り違えないためのチェックで確認し、 試薬規格、試験方法、仕様書の定義へ戻ります。

液体の体積を扱うとき: 密度は単位変換ではありません

1 L = 1 kg のような読み替えは、密度がどの液体・温度・濃度に対応するかを確認しないと成り立ちません。 水に近い値であっても、溶液、混合液、製品グレード、温度条件が変われば同じ密度とは限りません。

液体の g と mL を行き来する場合は、対象と同じ条件の密度を確認してから モル・質量・体積換算を使います。液体の kg/h と L/min を行き来する場合は、 対象と同じ温度・組成の密度が必要なので、先に液体の質量流量・体積流量を密度で換算する例で 密度を含む計算の形を確認してください。L/min と m3/h のように、同じ実体積流量の単位だけをそろえる場合に限って 流量換算を使います。比重だけがある場合は、基準物質と基準温度を確認してから 密度と比重の違いを参照してください。

気体を扱うとき: 体積の前に状態条件をそろえる

気体の体積は、温度と圧力を離して扱えません。P、V、n、T の一つを求める場合は、 理想気体計算で三つの既知量を入力します。このとき圧力は絶対圧、温度は絶対温度として扱います。

異なる条件の体積を比較する場合は、0 ℃、15 ℃、20 ℃、25 ℃ のような基準温度と基準圧力を明示して 標準状態換算を使います。Nm3 や Sm3 という表記だけでは条件が確定しないため、 Nm3・Sm3・Am3の違いを先に確認してください。

高圧、低温、凝縮しやすい成分、湿りガス、混合ガスでは、理想気体近似だけで進めません。圧縮係数、組成基準、相状態が必要になる場合は、 このカテゴリの簡易計算だけで結論を出さず、一次資料や対象条件の物性資料へ戻ります。

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このカテゴリの計算は、概算、検算、資料条件の整理を対象にします。設計、安全、法令、品質、購買、運転条件を最終決定する場合は、 原典、適用規格、社内基準、専門家による確認を優先してください。