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空気流量の質問です

コックが付いた内径150mmの水平配管5m先にタンク100L(内圧0kPa(G))が
あります。コックを解放し内圧100kPa(G)、温度20度の空気をタンクに
流した場合、100Lタンクの内圧が100kPa(G)になるにはどれ位、時間が
かかるのでしょうか。
尚、継手等による圧力損失はないものとし、コックも瞬時に解放するもの
とします。また2次側タンク内温度は20度で供給後の温度変化に指定は
ありません。
ざっくりとした質問ですみませんがよろしくお願いします。


●質問者: 匿名質問者
●カテゴリ:科学・統計資料
○ 状態 :終了
└ 回答数 : 1/1件

▽最新の回答へ

1 ● 匿名回答1号
ベストアンサー

・150mmの水平配管5m(内容積約88リットル)も真空側タンクも剛体(変形しない)と仮定
・100kPaは大気圧、つまり供給=大気なので供給側が足りなくなるとか断熱膨張して冷却されることは考えなくてよい
と仮定します。
ところで気体の状態方程式をつかうと温度により気体原子ひとつひとつの速度に変換できますね。
http://topicmaps.u-gakugei.ac.jp/physdb/heat/moleculartheory.asp
の9ページにありますが、同じ温度でもガス種類が水素などだとかなり速度が速く二酸化炭素だと遅いようですが、それでも気体自体ものすごく早いものなので(二酸化炭素で秒速300mとか)5mくらいの管をとおっても平衡に達するのはドンっと音がする程度の短い時間でしかないとおもいます。
管内の摩擦を考慮…しても空気の粘性とかないです…? 流体解析までは必要ないかとおもいます。


匿名質問者さんのコメント
さっそくの回答ありがとうございます。ただ、小生のタブレットでは 開けなくて困っております。

匿名回答1号さんのコメント
http://rikanet2.jst.go.jp/contents/cp0200a/images/30305.jpg こちらはいかが

匿名質問者さんのコメント
素早い対応、感謝します。しかしながら、勉強不足でイマイチ理解 できていませんのでじっくり考えたいと思います。

匿名回答1号さんのコメント
えーと、音速より空気の圧力伝播のほうが早い可能性があるのは戦闘機がソニックブームを起こすのでご理解いただけますでしょうか。(それより早いのは光ですが) 音速は通常秒速360m程度で、二酸化炭素のすすむ早さと大体おなじくらいです。水素などは音や二酸化炭素より5倍も早く伝わるということです。高速度撮影をしていれば、コックを開ける音が聞こえるより早くタンクは一杯になっているというわけです。

匿名回答1号さんのコメント
「平均二乗速度」https://ja.wikipedia.org/wiki/2%E4%B9%97%E5%B9%B3%E5%9D%87%E9%80%9F%E5%BA%A6

匿名質問者さんのコメント
速いというのはイメージできるのですが、気体の状態状態方程式から速度を求めるような流れが分かりません。もうちょい勉強します…。
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