物性・熱力学

理想気体の状態方程式・標準状態換算

PV=nRT からガス密度・モル体積を求め、Nm³/h（標準状態）と運転条件の実 m³/h・質量流量・モル流量を相互換算します。

入力

温度 T

圧力 P（絶対圧）

モル質量 M

g/mol

空気=28.96、窒素=28.01、酸素=32.00、メタン=16.04、CO₂=44.01、水素=2.016、水蒸気=18.02。

流量 Q

運転温度 T

運転圧力 P（絶対圧）

モル質量 M（任意）

g/mol

入力すると質量流量 kg/h と運転条件の密度も出します。

入力値を入れて「計算する」を押してください

PV = nRT \qquad \rho = \dfrac{PM}{RT} \qquad V_m = \dfrac{RT}{P}

密度はモル質量 $M$ を kg/mol に直して計算します。標準状態（Normal: 0°C, 101.325 kPa）のモル体積は 22.414 L/mol、25°Cでは 24.465 L/mol です。

圧縮性ガスの体積は温度・圧力で変わります。標準体積流量 $Q_N$（Nm³/h）と運転条件の実体積流量 $Q_A$（実 m³/h）は、理想気体の関係から次式で結びます。

Q_A = Q_N \cdot \dfrac{P_N}{P} \cdot \dfrac{T}{T_N} \qquad \dot{m} = \dfrac{Q_N}{22.414}\,M

$P_N, T_N$ は標準状態（0°C, 101.325 kPaA）の圧力・温度です。Sm³（15°C基準）は同圧で温度比 $273.15/288.15$ を掛けて Nm³ に直します。

気体を理想気体（圧縮係数 $Z=1$）として扱う計算です。結果は $PV=nRT$ から出る値で、実在気体の挙動は含みません。

使える条件：大気圧付近から低圧で、温度が沸点より十分高い気体。この範囲では分子間力と分子の大きさの影響が小さく、$Z\approx1$ とみなせます。
外れやすい条件：高圧・低温の気体、凝縮に近い蒸気、極性が強い気体では $Z$ が1から離れ、密度やモル体積が理想気体の値からずれます。ツールの結果欄にも、高圧・低温では $Z$ を考慮するよう注記しています。
圧力は絶対圧：入力欄の圧力はすべて絶対圧です。ゲージ圧をそのまま入れると、特に低圧で密度や流量換算が大きくずれます。温度も絶対温度（K）に直して計算されます。
「標準状態」の定義：本ツールの Nm³ は 0°C・101.325 kPaA（モル体積 22.414 L/mol）、Sm³ は 15°C・101.325 kPaA です。他者の Nm³/h や Sm³/h を換算に使うときは、先方がどの温度・圧力を基準にしているかを確かめてください。
質量流量の読み方：質量流量は Nm³/h を 22.414 L/mol で割ったモル流量に $M$ を掛けた値で、運転条件の $Z$ には依存しません。実体積流量 $Q_A$ だけが $T$・$P$ の理想気体換算に依存します。

改訂七版化学工学便覧

化学工学会編集 / 丸善出版