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科学

アセトンが気体に変わると体積は何倍になるのか?【体積比(体積膨張率)の計算】

私たちが生活している中には、さまざまな科学現象が潜んでいます。

例えば、化学的な実験などでよくアセトンを使用することがありますが、このアセトンが気化し気体に変わると体積が何倍になるのか理解していますか。

ここでは「アセトンが気化(蒸発)し気体に変化した際の体積膨張時に何倍になるのか」について解説していきます。

エタノール(アルコール)が気体に変化すると体積は何倍になるのか【標準状態での体積変化】

まず、アセトンとはケトン類の一種であり、化学式C3H6Oで表すことができます。このアセトンは揮発性が高い液体の一つでよく洗浄液としても使用されます。

そして液体のアセトンが蒸発し、気体となった際の体積比(体積膨張率)を計算するには気体と液体のアセトンの「グラムあたりの体積を比べる」ことで求めることができ、以下で詳しく確認していきます。

気体のアセトンの体積の求め方

まず、標準状態では気体はどのような物質であっても、1molあたりその体積は22.4Lとなります。もちろん、アセトンもこれに該当します。

かつ、アセトンの化学式は上述のようC3H6Oで表されることからその分子量は「12×3 +1×6 +16=58g/mol」と変換できます。

よって、気化した(蒸発した)アセトンのグラム当たりの体積は22.4L/mol ÷ 58g/mol = 0.362L/gとなるのです。つまり、1gあたりの「気体」のエタノールの体積は0.362L/gであることを意味しています。

液体のアセトンの体積の計算方法(体積比(体積膨張率)の求め方)

一方で質量保存の法則により、アセトンを始めとしたすべての物質において状態が気体でも固体でもその質量は変化しないといえます。

ここで、液体のアセトンの密度が約0.79g/cm3であることを活用しましょう。

https://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_JP_CB3130928.htmより引用

すると、同じ質量の1gあたりの液体のアセトンの体積は、密度の逆数をとればいいため1/0.79 = 1.266 cm3/gとなるわけです。

この時、1L=1000cm3という関係式を用いると、気体のアセトン(C3H6O)は0.362×1000= 362cm3という体積に換算できるのです。

よって、標準状態でのアセトンが液体から気体に変わる時の体積比は362 ÷ 1.266 = 約285.9=約300倍弱に膨張するといえます。

このようにして、液体のアセトンから気体に変わる際に体積が何倍になるのか(体積変化)を計算することができるのです。

まとめ

ここでは、「アセトンが気体に変化した際に体積は何倍になるのか(体積膨張率)の計算方法」について確認しました。

アセトンが固体から気体に変わる際、体積は約300倍に膨張するといえます。

身近な科学現象を理解してより楽しい毎日を過ごしていきましょう。

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アラサーの男性です。自分が今まで経験・勉強してきた「エクセル」「ビジネス用語」「生き方」などの情報を、なるべくわかりやすく、楽しく、発信していきます。 一緒に人生を楽しんでいきましょう