平成29年度 問27 化学プロセス
気体の性質と蒸発潜熱に関する記述のうち、最も適切なものはどれか。
液体の場合は温度が上がるにつれて粘度が低下します。温度と粘度の関係は次のアンドレードの式が有名です。対して気体の温度が上がると、分子の運動が活発になる一方で分子間の衝突が増えることから粘度が大きくなります。
アンドレードの式
$$\ln\eta = \ln A + \frac{E}{RT}$$\(\eta\)：粘度 \([\mathrm{Pa\cdot s}]\)、\(E\)：流動活性化エネルギー \([\mathrm{J/mol}]\)、\(T\)：絶対温度 \([\mathrm{K}]\)、\(A\)：比例定数 \([\mathrm{Pa\cdot s}]\)、\(R\)：気体定数 \(= 8.314\ \mathrm{J/(mol\cdot K)}\)
2 番の潜熱は物体が状態変化するときに必要な熱量で、蒸発潜熱は液体から気体に変化させるときに必要な熱量です。水の蒸発潜熱は温度の上昇とともに減少します。同様に、圧力の上昇とともに蒸発潜熱が減少します。
3 番の気体の熱伝導率は、一般的に温度の上昇とともに増加します。温度が上がると気体分子の運動エネルギーが増加し、分子同士の衝突頻度が高くなるためです。
4 番のエンタルピーは内部エネルギー \(U\) と圧力 \(P\)、体積 \(V\) の積の和で定義されます（\(H = U + PV\)）。ただし理想気体のエンタルピー \(H\) は温度 \(T\) のみの関数であり、圧力 \(P\) には依存しません。
5 番の水素は他の多くのガスとは異なり、室温付近ではジュール・トムソン効果により、減圧時に温度が上昇する特性を持っています。ジュール・トムソン効果は、断熱条件下で気体が絞り（多孔質壁や弁など）を通過する際に生じる温度変化を指します。