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科学

ドライアイスが気体に変わると体積は何倍になるのか?【体積変化】

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、スーパーで冷凍食品などを購入する際にドライアイスを活用することがありますが、このドライアイスが溶け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「ドライアイスが昇華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。

ドライアイス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、ドライアイスとは二酸化炭素(CO2)が固体になったものを指します。

そのため、気体になったドライアイス(CO2)と固体であるドライアイスの同じグラムあたりの体積を比べることで、気体に変化した際の体積が何倍になったかを計算することができるのです。

気体のドライアイスの体積の求め方

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。

かつ、ドライアイスは化学式CO2(二酸化炭素)で表されることからその分子量は「12+16×2=44g/mol」と変換できます。

よって、ドライアイスのグラム当たりの体積は22.4L/mol ÷ 44g/mol = 0.509L/gとなるのです。つまり、1gあたりの「気体」のドライアイスは0.509Lであることを意味しています。

固体のドライアイスの体積の計算方法

一方で質量保存の法則により、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、ドライアイスの密度が約1.6g/cm3ことを活用しましょう。すると、同じ質量の1gあたりのドライアイス(固体の二酸化炭素)の体積は、密度の逆数をとればいいため、1/1.6 = 0.625cm3/gとなるわけです。

この時、1L=1000cm3という関係式を用いると、気体のドライアイス(二酸化炭素)は0.509×1000= 509cm3という体積に換算できるのです。

よって、標準状態でのドライアイスが気体に変わる時の体積は509 ÷ 0.625 = 約814倍に膨張するといえます。

このようにして、ドライアイスが固体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、「ドライアイスが気体に変化した際に体積は何倍になるのか」について確認しました。

ドライアイスが固体から気体に変わる際、体積は約814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