技術士 過去問
令和5年度（2023年）
問28 (基礎科目「環境・エネルギー・技術に関するもの」 問4)

天然ガス取扱いの基本に関する問題で、液化すると600分の１になることを知っていれば、簡単に解けます。

計算では、１気圧のメタンは22.4Lとなるので、これをメタン分子量16をLNG密度425で割った値と比較します（計算値は、600）。従って、気化すると600倍となります（液化の場合は、600分の１）。

気体を液体にしたときの体積を計算しましょう。

理想気体であることを考えると０℃１気圧1molの気体の体積は22.4Lになります。

メタンの分子量は約16(炭素12,水素1×４)ですので、22.4L/mol（＝16g)から計算して、

22.4/16*1000(g⇒kg換算）*0.001(L⇒m³換算)=1.4m³/kg　（気体のキログラム当たりの体積）

わかりやすくするために単位をそろえておいて 1/1.4 = 0.714 kg/m³

 0.714 kg/m³(気体のとき）/425 kg/m³ （液体のとき）=1/ 595倍 です。

この問題では、天然ガスを液化すると体積がどのくらい小さくなるかを求めます。

①気体の状態方程式を考えます

理想気体は、圧力や温度によって体積が変わります。

0°C、1気圧の状態では、メタン（CH₄）は気体の状態です。

②液化すると体積がどれくらい小さくなるか

天然ガスを液化すると、分子が密集するため、体積が大幅に小さくなります。

LNG（液化天然ガス）は密度が約 425 kg/m³。

③標準状態（0°C、1気圧）でのメタンの密度

理想気体の標準状態（0°C、1気圧）では、

1モルの気体は 22.4 L（= 0.0224 m³）。

メタンの分子量は 16 g/mol なので、1 m³ のメタンの質量は

16/0.0224≈0.714kg

0.022416​≈0.714kg

④気体と液体の密度の比を求めます

気体状態のメタンは 0.714 kg/m³。

液体状態のメタン（LNG）は 425 kg/m³。

したがって、体積の縮小比は

0.714/425≈1/600

4250.714​≈6001

天然ガスを液化すると、体積は 約1/600 になります。