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科学

エタノール(アルコール)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エタノール(アルコール)を使用することがありますが、このエタノール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「エタノール(アルコール)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、エタノールとは別名エチルアルコールとも呼ばれC2H5OHで表されるアルコールの一種です。

そして液体のエタノールが蒸発し、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エタノール(アルコール)の同じグラムあたりの体積を比べることで求めることができるのです。

気体のエタノール(アルコール)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、エタノールの化学式は上述のようC2H5OHで表されることからその分子量は「12×2 +1×6 +16=46g/mol」と変換できます。

よって、エタノールのグラム当たりの体積は22.4L/mol ÷ 46g/mol = 0.487L/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0.487L/gであることを意味しています。

液体のエタノールの体積の計算方法(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、エタノール(アルコール)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です。

ここで、液体のエタノールの密度が約0.79g/cm3であることを活用しましょう。

https://products.kanto.co.jp/products/denshi/pdf/denshi_sdsjethanol01.pdf(関東化学HPより引用)

すると、同じ質量の1gあたりの液体のエタノール(アルコール)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、気体のエタノール(C2H5OH)は0.487×1000= 487cm3という体積に換算できるのです。

よって、標準状態でのエタノールが気体に変わる時の体積比は487 ÷ 1.266 = 約385=約400倍弱に膨張するといえます。

このようにして、液体のエタノール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、「エタノール(アルコール)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。

エタノールが固体から気体に変わる際、体積は約400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