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炭酸ガス(CO2)
近年,地球温暖化,オゾン層破壊などの問題より,温室効果ガスの削減に関心が高まっている.温室効果ガスの中で も炭酸ガスが占める割合が最も高く,各国で炭酸ガスの排出量削減の取組みが行われている.ここではその炭酸ガスに ついて述べる.
炭酸ガスは,燃焼反応の最終生成物であって,大気中にもわずかながら存在し,その濃度は約0.03 %含まれている. 炭酸ガスの近代工業化の発展は,1823年“液化”に成功したことに始まり,その後,1834年に固形炭酸(ドライアイス) の製造に成功し,1925 年アメリカでドライアイスの工業的生産を開始した.日本においては,1917 年液化炭酸ガスを, 1930 年にドライアイスの生産を開始した.
炭酸ガスは学術的には「二酸化炭素」「Carbon Dioxide」といい,CO2 の化学記号で表す.「気体」のものを一般に炭 酸ガスという.「液体」のものは「液化炭酸ガス」「液体炭酸ガス」と呼び,大気中では「固体」のものを「ドライアイ ス」「固形炭酸」「固体炭酸」と呼び,大気中では-56.6 ℃で徐々に表面より昇華する.
炭酸ガス性質を下記する.
[性質]
無色,無臭である.
不燃性である.ゆえに消火用に使用される.
空気より重い.
0 ℃,1 気圧の空気の比重量は1.295 kg/m3 であり,CO2 は1.977 kg/m3 で,空気に比べ約1.5 倍になる.
人体に対する影響を下表に示す.
空気中のCO2濃度
3~4%
15%以上
30%以上
危害状態
頭痛から脳貧血を起こす
致命的仮死状態を起こす
致死量となる
水に溶けやすく,水溶性は弱酸性であり,pH は3.2 ~ 3.7 である.
熱伝導率は空気より小さい(保温効果がよい).空気: 0.084 kJ/mh ℃ CO2 : 0.05 kJ/mh ℃
炭酸ガスは,圧縮冷却すれば液体となるが,臨界点以上ではいくら圧縮しても液化せず,また液化炭酸をノズルを通し て急激に圧力を落とすとジュールトムソン効果により,温度が低下し,三重点以下になり,ドライアイスが生成される. したがって,液体の炭酸ガスは臨界点と三重点の範囲内でしか存在しない.
※臨界点
・圧力7.68 MPaA
・温度+31.1 ℃
※三重点
・圧力0.54 MPaA
・温度-56.6 ℃
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