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塩化マグネシウム水溶液と塩化カルシウム水溶液の熱力学的性質 その5 : いくつかの実験報告及びこれまでの計算式との比較

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(1)

塩化マ グネ シウム水溶液 と 塩化 カ ルシウム水溶液の熱力学的性質. その 5

い く つかの実験報告及びこ れま での計算式 と の比較

Therm

L

odynamic properties of aqueous solutions of magnesium chloride and cal-

cium chloride. Part 5. Comparisons with some experimental studies and pre-

vious formulations

i

江 靖 弘*

SHIBUE Yasuhiro

筆者が求めた塩化マ グネ シウム水溶液と 塩化 カ ルシウム水溶液の熱力学的性質 (浸透係数, イ オ ンの平均活量係数, 見 かけ の相対 モ ルエ ン タ ルピ ー, 見かけ のモ ル体積, 見かけの定圧モ ル熱容量) に関す る計算式 を回帰計算の際に参考に し なか っ た測定報告値 と 比較 し た。 あわせて, こ れま で報告 さ れて き た計算式 と 比較 し た。 従来の計算式 と の比較は, 100

bar あ るいは300 bar で273.15 K から523.15 K の温度範囲で濃度 を3 met/kg に指定 し て, 浸透係数, イ オ ンの平均活量係数,

見かけ の相対 モ ルエ ンタ ルピ ー, 見かけの定圧モ ル熱容量, 見かけのモル体積に関す る計算値で行 っ た。 見かけの定圧モ

ル熱容量の計算値 を除 く と , 筆者の計算式は従来の計算式 と ほぼ調和的な傾向 を示す。

キーワ ー ド : 塩化マ グネ シウム水溶液, 塩化 カ ルシウム水溶液, 熱力学的性質

Key words : aqueous magnesium chloride solution, aqueous calcium chloride solution, thermodynamic properties

1 . は じ めに 筆 者は こ れま で の報告 (、

i 江, 2010b, 2011a, 2011b,

2013a) 中で, 塩化 マ グネ シウム水溶液 と 塩化 カ ルシウ ム水溶液の浸透係数, イ オ ンの平均活量係数, 見かけの 相対 モ ルエ ン タ ル ピ ー, 見かけ のモル体積, 見かけ の定 圧モ ル熱容量に関連す る測定値 を ま と めた上で, こ れら の性質 を計算す る式 を求めた。 考慮 し た圧力範囲は500 bar ま で , 温度範囲は250°C ま で , 濃度範囲は4 met/kg ま で で あ っ た。 、

i 江 (2010b, 2011a, 2011b) の本文末尾に

記 し たよ う に計算式 を求 め る際に未検討 のま ま残 っ てい る測定報告があ る。 その後 も , い く つかの実験報告が未 検討 で あ る こ と が判 明 し た こ と と , Al Ghafri et al. (2012) が塩化マ グネ シウム水溶液と 塩化 カ ル シウム水 溶液の密度 を最近報告 し てい る。 そ こ で, 本報告では, こ れら の測定値 と、 i 江 (2013a) から計算 し た値 を比較 す る。 ま た, i 江 (2010b) 中で記 し たよ う に, Holmes et al. (1997) がこ れら の水溶液の熱力学的性質 に関す る計算 式 を求 め, Wang et al. (1998) が塩化 マ グネ シウ ム水 溶液 につい て計算式 を求めてい る。 そ こ で, こ れら の計 算式 と、 t出i江 (2013a) と を比較す る。 、

i 江 (2009) は見

かけ の定圧 モ ル熱容量 と 見 かけ の モ ル体積の計算式 を Holmes et al. (1997) 中の数表値 に合 う よ う に Holmes 達が与え たパ ラ メ ー タ を修正 し てい る。 そ こ で, 見かけ の定圧 モ ル熱容量 と 見 かけ の モ ル体積 に つい ては、

t出i江

* 兵庫教育大学大学院教育内容 ・ 方法開発専攻認識形成系教育 コ ース 97 (2009) の Holmes 達の式への修正 を用い て比較す る。

2 . 計算方法

塩化 マ グネ シウ ム水溶液 と 塩化 カ ル シウ ム水溶液の熱 力学的性質は, 、 i 江 (2013a) が示 し た二つのサ ブルー チ ン を、 i 江 (2008b) が示 し た計算 プロ グラ ムと 組み合 わ せ て 求 め る 。 た だ し , 、

i 江 (2008b) 中で

t出i江

(2008a) と 同 じ も の を 用 い る と し て サ ブ ル ー チ ン *SECDERIVP を示 し て い な か っ た。 こ のサ ブ ルーチ ン *SECDERIv P を修正 し て, こ こ では表 1 で示す も の を 使用す る。 表 1 中の行番号は社 江 (2008b) 中のも のと 比較 し やすいよ う に付け てい る。 表 1 で示 し たサブルーチ ン中の行番号13140, 13150,

13160 , 13170 , 13190 に おけ る演算命令は,

t出i江

(2008a) 中で示 し た も のと 違 っ てお り , i 江 (2008a) を訂正 し た も のに相当す る。 本報告 で使用す るサ ブルー チ ン*sEc DRIv P を用い る と , 定圧熱容量に関す る デバ イ ヒ ユ ツケ ルのパ ラ メ ー タ の値 が少 し 変 わ っ て く る。 ただ し , 変化量は微小である。 3 met/kg の水溶液 1 g 当 たり の定圧熱容量に し て0.0001 Jig K 以下であ る。 表 1 と し て示 し た サ ブ ル ーチ ンは , そ の他 に も、

1

出i江

(2008a) と 違 っ てい る箇所があ る。 ま ず, line 12710中 の D2PDDDT を D2PDTDD に 改 め , line 12960 中 の D2PRESIDDD2C を D2PRESIDDD2A に改め てい る。 さ ら に, line 12720 を追加 し , 変数 Q10 を変数 Q10X に改 平成25年10月18 日受理

(2)

表 1 サブルーチ ン*SECDERIVP filii 江 靖 弘 12680 * SECDERIVP 12690 DPDD=0 : DPDT=0 12700 DPDD=DQ 12710 D2PDDDD1=0 : D2PDD2=0 : D2PDTDD=0 : D2PDTDT1=0 : D2PDT2=0 : ZX=0 12720 D2DDT2A=0 : D2DDT2=0 : DDDT=0

12730 D2PRESIDDDDD1=0 : D2PRESIDDDDT=0 : D2PRESIDDT2=0 : D2PRESIDDD2=0 12740 DPDTBASE=RT* D* DPDTB : DPDT=DPDTBASE+DPDTR

12750 D2PDDDD1 =3 #+ALPHA+3#* Y+4#* ALPHA* Y+3#*BETA* Y+ALPHA* Y* Y+3#*BETA* Y* Y 12760 D2PDDDD1 =D2PDDDD1 *BI /2#/XX/XX/XX/XX/XX+2#*BI *(B2/BI -GAMMA)

12770 D2PDD2=D2PDDDD1 * RT

12780 D2PDTDD=Z0+8#* Y* (B2/BI -GAMMA)+(Y+BI T*D* T/2#)*((ALPHA+2#*BETA* Y)/XX/XX/XX+3#* Z0/XX) 12790 ZX=6#+3#* ALPHA+BETA+3#* ALPHA* Y+4#*BETA* Y+BETA* Y* Y

12800 D2PDTDD=D2PDTDD+BI T*D* T* Y* ZX/2#/XX/XX/XX/XX/XX

12810 D2PDTDD=D2PDTDD+2#*B2T* D* T-2#* B I T*D* T*GAMM A 12820 D2PDTDD=D2PDTDD* GASCON

12830 D2PDTDT1 =(ALPHA+2# * BETA* Y)/XX/XX/XX+3 # * Z0/XX

12840 D2PDTDT1 =D2PDTDT1 * (2#*B I T*D+B I TT* D* T)/4# 12850

D2PDTDT1 =D2PDTDT1 +B I T*B I T*D*D* T*ZX/8#/XX/XX/XX/XX/XX+2# *B2T*D-2# * BI T* D* GAMMA+B2TT* D* T- B I TT* D* T*GAMMA

12860 D2PDT2=D2PDTDT1 * GASCON*D 12870 FOR I=1 TO INC

12880 K=II(I)+1 12890 L=JJ(I)

12900 QK=CDBL(K) : QL=CDBL(L)

12910

D2PRESIDDDDD1 =2#/D/D-4#/D+4#*(QK-1 #)*E/D/Q20+1 #-3#* (QK-1 #)*E/Q20+(QK-1 #)* (QK-2#)*E*E/Q20/Q20

12920 D2PRESIDDD2=D2PRESIDDD2+D2PRESIDDDDD1 *MG(I) * QT(L+1 ) * QR(K+1 )

12930 D2PRESIDDDDT=D2PRESIDDDDT-(QL-1 #) *MG(I)* QT(L+1 )*QR(K+1 )*(2#/D-1 #+(QK-1 #)*E/Q20)/T

12940 D2PRESIDDT2=D2PRESIDDT2+(QL-1 #) * QL*M G(I) * QR(K+1 ) * QT(L+1 )/T/T 12950 NEXT I 12960 D2PRESIDDD2A=0 : D2PRESIDDDDTC=0 12970 FOR J=37 TO 40 12980 K=II(J) 12990 KM=JJ(J) 13000 QK=CDBL(K) : QKM=CDBL(KM) 13010 DDZ=ADZ(J-36) 13020 DEL=D/DDZ-1#

13030 IF ABS(DEL)<1 D-010 THEN DEL=1 D-010

13040 Ex t=(-1#)* AAD(J-36)*DEL^QK 13050 DEX=EXP(Ex t)*DEL^QKM 13060 ATT=AAT(J-36)

13070 TX=ATZ(J-36)

13080 TAU=T/TX-1#

13090 EX2=(-1#)* ATT* TAU* TAU

13100 TEX=EXP(EX2)

13110 Q10X=DEX* TEX

13120 QM=QKM/DEL-QK* AAD(J-36) * DEL^(QK-1 #)

13130 D2PRESIDDD2A=QM*(2#/D/D+4#*QKM/D/DDZ/DEL+4#*QK*EX1/D/DDZ/DEL)

13140

D2PRESIDDD2A=D2PRESIDDD2A/DDZ+QM*(QKM*(QKM-1#)+2#*QK*QKM*Ex t+QK*(QK-1#)*Ex t+QK*QK*E

X1 * Ex t )/DDZ/DDZ/DDZ/DEL/DEL

13150

D2 PRES IDDD2A=D2PRESIDDD2A- (QKM- QK* ( QK-1 #) * Ex t ) * (4#/D十2 * QKM/DDZ/DEL十2 # * QK* Ex t /DDZ/DEL)/DD Z/DDZ/DEL/DEL

13160 D2PRESIDDD2A=D2PRESIDDD2A十(2#*QKM十QK* (QK-1 #) * (QK-2#) *Ex t )/DDZ/DDZ/DDZ/DEL/DEL/DEL

13170 D2PRESIDDD2=D2PRESIDDD2+MG(J)* Q10X*D2PRESIDDD2A* D* D

13180

D2 PRES IDDDDTC=2# * QM+D* QKM * QM/DDZ/DEL+D* QK* Ex t * QM/DDZ/DEL+D* (QK* (QK-1 #) * Ex t /DEL/DEL- Q

KM /DEL/DEL)/DDZ

13190 D2PRESIDDDDT=D2PRESIDDDDT-2#

13210 NEXT J

13220 D2PDD2=D2PDD2+D2PRESIDDD2

* D*MG(J)*ATT* TAU*Q10X* D2PRESIDDDDTC/TX/DDZ D* MG(J) * ATT* (1 #+2#* EX2) * Q10X* QM/DDZ/TX/TX 13230 D2PDTDD=D2PDTDD十D2PRESIDDDDT 13240 D2PDT2=D2PDT2十D2PRESIDDT2 13250 D2DDT2A=DPDD* DPDD* D2PDT2 -2# * DPDT* DPDD* D2PDTDD十DPDT* DPDT* D2PDD2 13260 D2DDT2=(-1#) 13270 DDDT=(-1#) 13280 RETURN * D2DDT2A/DPDD/DPDD/DPDD * DPDT/DPDD 98

(3)

めてい る。 そ し て, 社江 (2008a) では D2PRESIDDD2B と D2PRESIDDD2C を求めてから D2PRESIDDD2A を計 算 し てい たが, 表 1 では line 13130か ら 13160のよ う に D2PRESIDDD2B と D2PRESIDDD2C を 用 い ず に D2PRESIDDD2A を計算 し てい る。 ま た, 、

i 江 (2008a)

中の line 24600と24650を表 1 中の line 12850と してま と めて い る。 そ し て , i 江 (2008a) 中の line 24750 と

24800を

、 i 江 (2008b) で記 し た理由によ り削除し てい る。 以上の変更は, 計算結果に影響 し ない。 、 t出i江 (2013a) の計算式 を求める際に未検討のまま残 っ て い た測定値 と 最近 の測定値 に つい て , 、

i 江 (2013a)

から求めら れる計算値 と 比較す る時, 各報告につい て計 算値の測定値 か ら のず れを次式 のよ う に AARD% と し て表す。

AARD% = (100/N) 1 1

-

Yea

'

C

/Y l (1)

式 (1) 中の N は測定数, Y は測定 し た性質, 上付 き文字 の calc は Y の計算値 を表 し てい る。 ま た, 個々の測定 値か ら のず れを100(1

-

Yea

'

c/Y) の値で表す。 3 . い く つ かの実験報告 と の比較 表 2 に本報告中で検討 し た測定報告の圧力 ・ 温度 ・ 濃 度条件 と 測定量, 測定数, そ し て AARD% の値 を示す。 塩 化 マ グネ シ ウ ム水 溶 液 に つ い て は , M un and Darer (1957a) と Christov (2009) の浸透係数に関す る報告, Konigsberger et al. (2008) の定圧熱容量 と 密度 に 関す

る報告, Koch (1924) と Al Ghafri et al. (2012) の密

度に関す る報告 を比較 し た。、

i 江 (2013a) の表2 中で

示 し た浸透係数に関す る AARD% は数% の も のが多 い ので, Mun and Darer (1957a) や Christov (2009) と よ く 一致 し てい る と 言え る。 ま た, 社 江 (2013a) の表 3 中で示 し た密度 と 定圧熱容量 に関す る AARD% と 比較 す る と , こ れら の性質 に関す る報告 と も よ く 一致 し てい る と 言え る。 塩化 カ ル シ ウ ム水 溶液 に つ い て は , M un and Darer (1957b) , Li et al. (1986) 及び Christov (2009) の浸透

係数に関す る報告, Harrison and Penman (1927) の微分 希 釈 熱 に 関 す る 報告 , Koch (1924) と Harkins and Gilbert (1926) と Kononennko and Sashevskaya (1974)

と Zhang et al. (1997) と Al Ghafri et al. (2012) の密

度 に関す る報告 を比較 し た。、

t出i江 (2013a) の表4 中で

示 し た浸透係数に関す る AARD% は数% の も のが多 い

ので, Mun and Darer (1957b) , Li et al (1986) 及び

Christov (2009) と よ く 一致 し てい る と 言え る。 ま た,

t出i江 (2013a) の表 4 中で示 し た希釈熱の AARD% は10

% 程度 かそ れ以上 の値 の も のが多 い の で , Harrison and Penman (1927) と も よ く 一 致 し て い る と 言 え る。 社 江

99

(2013a) の表5 中で示 し た密度の AARD% は0.2 % かそ

れ以 下 の 値 の も の が多 い 。 そ こ で , 表 2 よ り Koch

(1924) , Harkins and Gilbert (1926) , Zhang et al. (1997) , Al Ghafri et al (2012) と はよ く 一致し てい る

と 言 え よ う 。 た だ し , Kononennko and Sashevskaya

(1974) からはやや外れている。 273.15 K と278.15 K の

時に Kononennko and Sashevskaya (1974) の測定値から, そ れぞれ, 0.869%, 0.490%外 れてい る。 さ ら に, Koch (1924) と は全体 と し て よ く 一致 し てい る も のの273.55 K で3.7018 mol/kg の水溶液の密度につい ては0.508%外 れてい る。 し たが っ て, 273.15 K 付近での測定値 と は, よ く 一致 し ない と 言え る。

こ こ で, Harrison and Penman (1927) が求めた微分希

釈熱 に つい て, その求 め方 と 見かけ の相対 モ ルエ ン タ ル ピ ーと の関係につい て簡単 に記す。 水溶液の濃度変化 を 無視で き る程度の水 を加え て, こ の時の熱の出入り を微 分希釈熱と し て測定す る。 多量の水溶液に相対的に少量 の水 を加え た時の熱測定であ る。 希釈前の水溶液中には 水 と 電解質 が, そ れぞれ, n,モ ルと n2モル含 ま れてい た と し , 水 をδn,モ ル加え た と す る。 標準状態 におけ る水 と 電解質 の部分 モ ルエ ン タ ル ピ ー を , そ れぞ れ, H,°と H2°と 表 し , 水 と 電解質 の部分 モ ル相対 エ ン タ ル ピ ー を, そ れぞ れ, L,と L2と 表す。 こ こ では, 部分 モ ル量で あ る こ と を記す記号 「一」 を省略 し てい る。 以上の記号 を用 い て希釈前の水溶液のエ ン タ ル ピ ー H'° を次式 で表す こ と がで き る。

H'°

'

al = n, (H,°十L,) 十 n2 (H2°十 L2) (2) 水 をδn,モル加え た時に生 じ る熱の出入り (微分希釈熱) をΔH と 表す。 濃度変化 を無視で き る と 考え てい るので, L,と L2の値 も 一定で あ る。 し たが っ て, ΔH を次のよ う に求め る こ と がで き る。 ΔH= [ (n, 十5n,) (H,°十L,) 十n2 (H2°十L2) ]

-

[n, (H,°十L,) 十n2 (H2°十L2) ]

-

δn,H,°= δn,L, (3) そこ で, 水 1 モル当 たり の微分希釈熱は次のよ う にな る。 ΔH/δn,= L, (4) L, は電解質 の見 かけ の相対 モ ルエ ン タ ル ピ ー L と 次式 で関係付け る こ と がで き る (社 江, 2010a, p 99) 。

L, =

-

(m2 /m,) (d'L/dm

2

) (5)

式 (5) の右辺に現れる m2 は電解質 の質量 モ ル濃度 , m, は

(4)

i 江 靖 弘

表 2 i 江 (2013a) が求めた計算式 と 、 江 (2013a) が参考に し な かっ た実験値 と の比較

圧力(bar)* 温度(K) 濃度(met/kg)*

性質

N**

AARD%***

塩化マ グネ シウム水溶液 M un and Darer 1.01325 273.15 0.64- 1 .80 ## 凝固点降下度 Christov (2009) 飽 和 水 蒸 気 298.15- 323.15 1.1772- 4.5271 浸透係数 圧 (1.1772

-

3.3225) K,r、ni h ro r et al 1 01 つ‘

1 I _ 1 f ir

1 Ir

l_ n 7つ OCn 1 y

-

JI 1 . U I / .15 ;l y . 0:) U

-

. 、1 l f、 4.284 3.795 -一ーー一0- -- 0 - - - 一一 - ・

- - -- -

- -

・ 1

-

一 ー一 ・ i

-

-

1

-

1 l ・ 一一 1

-

/

-

パ、、 - - - ・ 一ー一 (2008) T 1 ・ l _ ' 、 ・ _l # _ ・ 0 _ _ _ ^ _ _ ^ _ ・ _ _ ^ _ l ^ l _ l -1 00 (0.8393

-

2.9814) T 1、' ' 1 , l ・

-

l #

- ^- ・ , -

1- ・一 ・ ^・ ^・ ・ ^一 ー 一 l ^ ^ ^ 0^ om gsoerger el al. 1 . u 1 :,

-

y . 1 -)

-

o . 1 ・) 1 . u 1 u 1 ,1. u / -lf1、l (2008) Al Ghafri et al. 10.5- 686.0 283.15- 472.96 1.00- 5.00 密度 105 0.272 塩化 カル シウム水溶液

'

l:日 ,上1

' . '

-

' ' '

-

' -

' ' ' ' Li et al. (1986) 飽 和 水 蒸 気 358.15

-

378.15 0.588- 4.352 浸透係数 28 5.192 圧 Christov (2009) 飽 和 水 蒸 気 298.15

-

323.15 1.3535- 5.667 浸透係数 圧 (1.3535- 2.8538)

Harrison and Penman 1 .01325 313.15

-

353.15 0.913

-

10.5

5.267

希釈熱### 22 15.864

( l 927) (0.913' '

-

3.958 ' '

T 1 ・ l_ ・、

' ^1 # _ _ ^ ・^^ _ , ・^ _^ 1 ^1 0

con 1 、,

-

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-

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(0.6007- 3.7018)

-

T T 1' _ _ _ 1 1 _ l ^1 # 一 ー 一 ・ - - ^- ・ - ^ ・ ^^ - ^^

-

^ l l:◆ar Km s an a 、J l io en: 1 . u 1 _1 ;) y . 1 :)

-

.;, u ;, . 1 :) u . 1 u u

-

/ . u u ) (1926) (0.100- 4.00)

-

T _ _ 1 1 l ^1 # 一 ー 一 ・ 一 ー ー 一 ・ - ^・ ^

、 ononen Ko ana 1 . u 1 _1 / .:l . 1 :1

-・

、,.;, . 1 :) _1 . :, u‘ l・ 、1

Sashevskaya (1974) 1 , 1 ・ l_ _ _、 ' ^l # _ _ 0 ' ^ ^ _ _^ _ __ _ _ _ _ ^ _ n an 9 e I a l . l y y /Jl 1 . U I y 0. 1 :1 U.U U

-

/ . / 、1 (0.0220

-

3.9661) Al Ghafri et a1. 10.5- 681.2 283.15- 472.96 1.00- 6.00 密度 134 0.180 (2012) (1.00- 3.00) * 圧力 あ るい は濃度の欄におい て括弧内で記 し た範囲は, 実験値 と 比較 し た範囲 を表す。 * * 比較 し た測定値の数。 *** 式(1)で求めた値。 # 大気圧 を 1.01325 bar と し て計算 し た。

## Goldberg and Nutta11 (1978)の計算式 を用い て浸透係数 を求めた。 Goldberg and Nutta11 (1978)は 0.2 met/kg から 1.0 m/kg ま での濃度で凝固点降下度から浸透係数 を計算 し てい る。 そ こ で, 本研究では 1.8 met/kg に関す る測定値 を検討 し な かっ た。 ### 水の部分モル相対エ ン タ ル ピーに関す る測定値 で あ るので , 希釈前後の濃度変化 を示 し てい ない。 水 1 kg 中に含ま れてい る水の物質量 ( モル) を表す。 こ こ では, 等温等圧条件で考え てい るので, 見かけの相 対 モ ルエ ン タ ル ピ ーは電解質 の濃度 にのみ依存 し てい る。 そこ で, 偏微分式 ではな く 微分式 を用いてい る。 以上よ り , 、 i 江 (2013a) を用い て式 (5) よ り L, を求め る こ と が で き る 。 な お , Pitzer 式 に よ る L の計 算式 を社 江 (2011b, 表 1 ) 中で示 し てい るので, こ こ では省略す る。 さ て, i 江 (2010b) 中で希釈熱に関す る Hunter and Bliss (1944) の報告につい て検討 し てい ない と 記 し た。 Hunter and Bliss (1944) の測定報告 を見 る と , 0.9789

met/kg と0.9844 met/kg と0.9900 met/kg の水溶液の微分

100

希釈熱 (水の部分モル相対エ ンタ ルピーで表 し た値) が,

そ れぞれ, 4.7 oaf/g H20 , 30.5 oaf/g H20 , 41.1

oaf/g H20 と 大 き く ば ら つい てい る。 し たが っ て, Hunter and Bliss (1944) の報告値 を参考にす る必要はなかっ た。 表 2 中で記 し た報告や Hunter and Bliss (1944) 以外

にも, 社江 (2010b, 2011a, 2011b, 2013a) 中で触れて

い なか っ た報告 があ る。 ・ Azougen et al. (2010) が298.15 K で大気圧条件 にお け る塩化 カ ル シウム水溶液の浸透係数 を測定 し てい る。 本研究で は, Pitzer et al. (1999) が コ ンパイ ル し て計 算 し た値 を そのま ま用い たので, Azougen et al. (2010)

(5)

と の比較は行 わない。 た だ し , Azougen et al. (2010) が示 し た値は Pitzer et al. (1999) と ほぼ一致 し てい る。 ・ Koch (1924) 中には塩化マ グネ シウム水溶液 と 塩化 カ ル シ ウ ム水溶液の定圧熱容量の値 が示 さ れてい る。 し か し な が ら , こ れら の値は測定値 を内挿 し て求めた計算 値 で あ るので, こ こ では検討 し なかっ た。

・ Vaserman and Titova (1994) 中で塩化 マ グネ シウ ム 水溶液の凝固点降下度が報告 さ れてい るが, 測定精度が 0.1 K と 低い。 そ こ で, 検討 し なかっ た。 ・ Tucker (1915) 中で塩化 カ ルシウム水溶液の定圧熱容 量 と 微分希釈熱が報告 さ れてい る。 いず れの測定値 も等 温条件下での測定値ではない。 そこ で, こ こ では検討 し なか っ た。 ・ Partanen (2012) は298.15 K におけ る塩化 カ ル シウム 水溶液の浸透係数 と イ オ ンの平均活量係数 を ま と めてい る。 新 た な測定値ではないので, こ こ では比較 を行わな か っ た。 なお, 2013年 に入 っ てから の報告 につい ては, 別の機 会に検討す るこ と にす る。

4 . Holmes et al. (1997) 及び Wang et al. (1998)

と の比較

i 江 (2013a) の適用可能領域は, 圧力 が500 bar ま で, 温 度 が523.15 K ま で , 濃度 が4 mol/kg ま で で あ る 。 Holmes et al. (1997) の適用 可能領 域は圧力 が400 bar まで, 温度が523.15 K まで, 濃度が4 mol/kg ま でであ る。 Wang et al. (1998) の適用可能領域は圧力 が1000 bar ま で, 温度が593.15 K ま ででであり , 適用可能濃度は計算 す る性質 に よ っ て違 っ てい る。 浸透係数 と イ オ ンの平均 活量係数につい ては4 met/kg 以上で も適用可能であ るが, 見かけ の相対 モ ルエ ン タ ル ピ ーと 見かけ の定圧モ ル熱容 量は4 met/kg ま で であり , 見かけ のモル体積は3 met/kg ま でが適用可能濃度領域であ る。 本研究 では, 圧力 を100 bar あ るいは300 bar に と っ て, 273.15 K から523.15 K の温度範囲で, 濃度が3 mol/kg の 水溶液の浸透係数, イ オ ンの平均活量係数, 見かけの相 対 モ ルエ ン タ ル ピ ー, 見かけ の定圧モ ル熱容量, 見かけ のモル体積 を比較す る。 濃度 を3 met/kg 程度に取 る と , Holmes et al. (1997) と Wang et al. (1998) が用 い た

Pitzer 式中のl3(

'

) あ る い はl3(2) 及 び こ れ ら の 温度 あ る い は 圧力微分値が計算結果に大 き な影響 を与え な く な る。 し たが っ て, こ の濃度条件での浸透係数 と イ オ ンの平均活 量係数 と 見 かけ の相対 モ ルエ ン タ ル ピ ーの比較はβ(

°

) c 及びこ れら の温度微分値の比較にな る。 見かけの定圧 モル熱容量あ るいは見かけのモル体積に関す る比較では, 標準状態 におけ る部分 モ ル定圧熱容量 とβ(

°

) J

と c

Jの値 の組み合 わせあ るいは部分 モ ル体積の値 とβ(

°

)V

と c

V 値の組み合 わせ を比較 し てい る こ と に な る。 101 Holmes et al. (1997) の式 で見かけ の定圧モ ル熱容量 と 見かけ のモ ル体積 を計算す る時 には, 、

江 (2009) 中

で与え た修正式 を用い て計算す る。 ま た, w ang et al. (1998) を用いる時に程,i江 (2013b) が示 した式でデバイ ー 、 ヒ ユ ツケルのパ ラ メ ー タ を計算す る。 373.15 K 以上の温 度範囲 だけ ではあ るが, Wang et al. (1998) は浸透係 数, イ オ ンの平均活量係数の自然対数値, 見かけの相対 モ ルエ ン タ ル ピ ー, 見かけ の定圧モ ル熱容量, 見かけ の モ ル体 積 を数 表値 に し て示 し て い る。 373.15 K か ら 523.15 K, 飽和水蒸気圧から300 bar, 濃度が3 met/kg ま での領域で, 数表値と、 江 (2013b) の式でデバイ ヒ ユツ ケ ルのパ ラ メ ー タ を計算 し て求 めた値 と を比較 し た結果 は次の通り で あ る。 浸透係数 に関 し ては±0.0004以内 で 数表値 を再現 し , イ オ ンの平均活量係数の自然対数値に 関 し ては±0.0018以内で再現す る。 見かけの相対 モルエ ン タ ルピ ーに関 し ては, ±0.12 kJ/mol 以内 で数表値 を再 現 し , 見かけ の定圧 モ ル熱容量に関 し ては±4 J/met K 以内 で数表値 を再現す る。 そ し て, 見かけ のモル体積に つい ては±0.21 cm3/mol 以内 で数表値 を再現す る。 どの 性質 につい て も 全般的 に高温 にな る と 数表値 か ら のず れ が大き く な る。 4. 1 浸透係数の比較 図 1 に塩化マ グネ シウム水溶液に関す る浸透係数 を比 較 し た結果 を示す。 100 bar と 300 bar のいずれの圧力条

件で も , 江 (2013a) と Holmes et al. (1997) と Wang

et al. (1998) は273.15 K 付近と523.15 K 付近を除けば

よ く 一致 し てい る。 、

i 江 (2013a) の計算値は273.15 K

付近で Holmes et al. (1997) や Wang et al. (1998) に 比べて小 さ く , 523.15 K 付近では大き く な っ てい る。

図 2 に塩化 カ ルシウム水溶液に関す る浸透係数 を比較 し た結果を示す。 社 江 (2013a) と Holmes et al. (1997) はよ く 一致 し てい る と 言え る。

(6)

2 1 2 9 8 7 6 5 4 3 2 1 1 2 2 1 1 1 1 1 l 1 1 l

一u

oP

oo

o

o 一一

o-n

s 〇

、 1 江 靖 弘

MgCl2(aq)

aa

335

=

最量量量

o 江(2o l3a) loo bar 口 江(2o13a) 300 bar

要要要要量

要要

十 Holmeset a1 (1997) 100 bar X Holmes et a1 (1997) 300 bar

△ w ang e, a

'

. (

'

998)

'

00 bar ▽ w ang e, a

'

. (

'

998) 300 bar 273.15 323.15 373.15 423.15

Temperature (K)

473.15 523.15

図 1 3 mol / kg の塩化 マ グネ シウム水溶液の浸透係数。、, 江 (2013a) と Holmes et al . (1997) と Wang et al . (1998) の計算

式 を用いて求めた値 を比較 し て い る。 9 8 7 6 5 4 3 2 1 、

一u

o

5--co

o

o 一一

cu

ls 〇

0.g 0.8

CaC12(aq)

E

o

、 c har 十 Holmes et a1 (1997) 100 bar

口 江(2013a) 30o ba「

X Holmes et a1 (1997) 300 bar

273.15 323.15 373.15 423.15

Temperature (K)

473.15 523.15 図 2 3 mo l / kg の塩化 カルシウム水溶液の浸透係数。 i 江 (2013a) と Holmes et al . (1997) の計算式 を用いて求めた値 を比較 し て い る。 102

(7)

4. 2 イ オ ンの平均活量係数の比較

図 3 に塩化マ グネ シウム水溶液に関す るイ オ ンの平均 活量係数 を比較 し た結果 を示す。 273.15 K 付近では100 bar と 300 bar の い ず れの 場合 で も , i 江 (2013a) は Holmes et al. (1997) や Wang et al. (1998) に比べ て

小 さ い値 を示す。 そ し て, 323.15 K 付近よ り 高温では、

t出i

江 (2013a) は100 bar と 300 bar の い ず れの場合 で も Holmes et al. (1997) や Wang et al. (1998) に比べ て 大 き く な っ てい る。 ただ し , 523.15 K 付近にな る と , こ

の違い は小 さ く な っ てい る。

図 4 に塩化 カ ル シウ ム水溶液に関す るイ オ ンの平均活 量係数 を比較 し た結果を示す。 i 江 (2013a) と Holmes et al. (1997) は, 100 bar と 300 bar のいずれの場合で も よ く 一致 し てい る。 4. 3 見 かけの相対 モ ル エ ン タ ル ピ ーの比較 図 5 に塩化 マ グネ シウムの見かけ の相対 モ ルエ ン タ ル ピー を比較 し た結果 を示す。 いず れの報告 で も , 低温で は300 bar の方が100 bar に比べ て大 き な値 を示 し てい る が高温にな る と 100 bar の方が大き く な っ てい る。 523.15 K 付近 に な る と , 100 bar と 300 bar のい ず れの場合 に つ いても i 江 (2013a) は Holmes et al. (1997) や Wang et al. (1998) に比べ て値が小 さ い。 図 6 に塩化 カ ル シウムの見かけ の相対 モルエ ン タ ルピ ー を比較 し た結果 を示す。 523.15 K 付近にな る と , 100 bar 3.5 2.5 2 5

e[

In-[re

.

-n

)

o

e 〇

0.5 0

n 一

(:-x

一一

n 一

(:)-on

. [: 一 C I 一一 0 一一

)

q

(a

l2

C

g

B

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M

o

一::

:-

一因 〇 一 )

-,^a

c:)

一:: :

-

-< < - 一…一: ) ▽一 >

^

^ 一一 1・

:)

と 300 bar の い ず れの 場 合 に つ い て も 程i 江 (2013a) は Holmes et al. (1997) に比べ て値が小 さ い。 いず れの報 告 で も , 低温では300 bar の方が100 bar に比べ て大 き な 値 を示 し てい るが高温にな る と 100 bar の方が大き く な っ て い る o 4. 4 見かけの定圧 モル熱容量の比較 図 7 に塩化マ グネ シウムの見かけ の定圧モル熱容量 を 比較 し た結果 を示す。 社 江 (2013a) では100 bar と 300 bar のい ず れの場合 で も 大 き な S 字 を描 い て い る。 こ の

傾向は, Holmes et al. (1997) と Wang et al. (1998)

で も 認め る こ と がで き るが, 、

i 江 (2013a) ほど顕著で はない。 こ のために273.15 K で300 bar の時 と473.15 K で100 bar 及び300 bar の時に, t出i江 (2013a) は Holmes

et al. (1997) や Wang et al. (1998) と 大き く 食い違 っ て い る 。 ま た , Holmes et al. (1997) と Wang et al. (1998) では300 bar の値は100 bar の値 よ り 常に大 き く

な っ て い る が , 、

1出i江(2013a) では低温部と 高温部で100

bar の時の方が大 き く な っ てい る。

図 8 に塩化 カ ル シウムの見かけ の定圧モ ル熱容量 を比 較 し た結果を示す。 i 江 (2013a) では100 bar と300 bar のい ず れの場合 で も 大 き な s 字 を描い てい る。 こ の傾 向は, Holmes et al. (1997) で も 認めるこ と がで き るが,

t出i江 (2013a) ほど顕著ではない。 273.15 K で300 bar の 時と523.15 K で100 bar の時に, i 江 (2013a) は Holmes

0 江(20l3a) 100 bar 口 溢江(20l3a) 300 bar

十 Holmes et al. ( l 997) 100 bar X Holmes et al. ( l997) 300 bar

△ Wang et a1. ( l998) 100 bar ▽ Wang et al. ( l998) 300 bar

量量

量 量

里里里里最

最里里里里

273. l5 323. l 5 373.l 5 423.l 5 473. l5 523.15

Temperature (K)

図 3 3 mol / kg の塩化マグネシウム水溶液中でのイ オンの平均活量係数。 i 江 (2013a) と Holmes et al . (1997) と Wang et a

(1998) の計算式 を用 いて求めた値 を比較 し て い る。

(8)

8 6 4 2 1 8 0 '

M

M

6 4 2 0 0 0 0 ' 、

1

止 江 靖 弘

e e 図

0 e 図 0 図

eg

o

g

g

9

273.15 0 江(2013a) 100 bar

十 Holmes et al. (1997) 100 bar

口 江(2013a) 300 bar

X Holmes et al. (1997) 300 bar

323.15

CaCl2(aq)

_ _ _

373.15 423.15

Temperature (K)

473.15 523.15 図 4 3 mo l /kg の塩化 カルシウム水溶液中でのイ オ ンの平均活量係数。 i 江 (2013a) と Holmes et a l . (1997) の計算式 を用い て求めた値 を比較 し て い る。 120 00 80 60 40 20

(-o-n

/ ﹂r

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dI

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) o :> 一

-o

l

-o

u

一一

u

a 一一

一d

d

v

MgCl2(aq)

0 、 江(2013a) 100 bar 江(2013a) 300 bar

十 Holmes et al. (1997) 100 bar X Holmes et al. (1997) 300 bar

△ Wang et al. (1998) 100 bar ▽ Wang et al. (1998) 300 bar

言言

言言

言言

273.15 323.15 373.15 423.15

Temperature (K)

十 ・ ^: ハ一 >:C ' :-t ::v・口 十

3

口 十 ^ ハー )( -), 十 △ 口 十 口

,-,

・<ハー 一一一 ) ), 口

,-,

^ ハー一

a:-

>,

n 一

+

+

, ・ 一 , ・^高 一円 一

473.15 523.15

図 5 3 mo l / kg の塩化 マ グネ シウ ム水溶液中 での塩化 マ グネ シウムの見 かけの相対 モ ルエ ン タ ル ピ ー。 , 江 (2013a) と Hot rues

et al . (1997) と Wang et al . (1998) の計算式 を用いて求めた値 を比較 し ている。

(9)

110 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1

(-o

u

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一一

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一[Io

o

:> 一一

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u

I-' [1 0.1

ed

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:

CaC12(aq)

0 江(2013a) 100 bar

十 Holmes et a1. (1997) 100 bar

口 江(2013a) 300 bar

X Holmes et al. (1997) 300 bar

画自 国国画 8 国題田因田田国

8

273.15 323.15 十 十 十 X

+

+

x X0 十 X 0 0 十十X 0 口口 十x 0 口口 十 X 0 口口

+

0

3

口口

き 3

口口

口口

自自自自自自自

373.15 423.15

Temperature (K)

473.15 523.15

図 6 3 mol / kg の塩化 カ ルシウム水溶液中での塩化 カ ルシウムの見かけの相対 モルエ ン タ ル ピー。 i 江 (2013a) と Hot rues et a (1997) の計算式 を用いて求めた値 を比較 し て い る。 0 0 0 0 5 0 5 0 一 1 1 2

(

-ou

I/ ﹂f

) :> 、

一一o

d

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一一

uo

l

dd

v::

-250 273.15 323.15 373.15 423.15 473. l5 523.15

Temperature (K)

図 7 3 mo l / kg の塩化 マ グネ シウム水溶液中 での塩化 マ グネ シウ ムの見 かけの定圧 モ ル熱容量。 11

'11

-江 (2013a) と Holmes et al .

(1997) と Wang et al . (1998) の計算式 を用いて求めた値 を比較 し て いる。 Hol mes et a l . (1997) の計算式 を用い る際に、, 江 (2009) 中で示 し た修正 を施 し てい るので図中ではHolmes et al . (1997) * と 記し てい る。

(10)

(M

[

-eu

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)

5

de

o

50 0 -50 0 0 0 5

l

o

u-;T

e-ou

--uo

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dd

V

-200

CaCl2(aq)

x x

0 口 十 口 口 口 口 口 、 i 江 靖 弘 0 口ロロロロロロロロロロロロ口 0

口o 響

表 端

XXXXx x x x x x

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P

++

°°o

0 0

由 古

書日 x

章f ++

°

°

°

°

°

°

°

° +++++

273.15 323. l 5 0 江(2013a) 100 bar 十 口

Holmes et al. (1997)* 100 bar 江(2013a) 300 bar X Holmes et al. (1997)* 300 bar

373. l5 423.15

Temperature (K)

473. l 5 523.15

図 8 3 mol /kg の塩化 カ ルシウム水溶液中 での塩化 カ ルシウムの見 かけの定圧 モ ル熱容量。 i 江 (2013a) と Ho lmes et a l . (1997) の計算式 を用いて求めた値 を比較 し ている。 Ho lmes et al . (1997) の計算式 を用いる際に 江 (2009) 中で示 し た修正 を施 し てい るので図中ではHolmes et a l . (1997) * と 記 している。

et al. (1997) と 大 き く 食い違 っ て い る。 ま た, Holmes

et al. (1997) では300 bar の値は100 bar の値よ り 常に大

き く な っ てい るが, 社 江 (2013a) では低温部 と 高温部 で100 bar の時の方が大 き く な っ てい る。

4. 5 見 かけの モル体積の比較

図 9 に塩化マ グネ シウムの見かけ のモル体積 を比較 し

た結果を示す。 t出i江 (2013a) は273.15 K 付近で Holmes

et al. (1997) や Wang et al. (1998) に比べて大き い。

100 bar で の値は423.15 K 付近 よ り 523.15 K 近 く ま で

Holmes et al. (1997) や Wang et al. (1998) に比べ て 小 さ い が, 300 bar で の値は373.15 K 付近 よ り Wang et

al. (1998) と ほぼ一致する。 i 江 (2013a) の300 bar で

の値 は293.15 K か ら 423.15 K 付 近 ま で Holmes et al. (1997) と よ く 一致 し てい る が, こ れよ り 高温に な る と 523.15 K 付近 ま で Holmes et al. (1997) に比べ て小 さ い o 図10に塩化 カ ル シウムの見かけ のモル体積 を比較 し た 結果を示す。 i 江 (2013a) は273.15 K 付近で Holmes et

al. (1997) に比べて大き い。 100 bar と 300 bar のいずれ

の圧力で も423.15 K 付近よ り523.15 K まで Holmes et al. (1997) に比べて小 さい。

4. 6 考察

本研究 では、t出i 江 (2013b) を用 い て デバイ ー ヒ ユ ツケ 106 ルのパ ラ メ ー タ を計算 し た。 こ の計算値に由来す る誤差 は, 先に記 し たよ う に小 さ い。 塩化マ グネ シウム水溶液 の性質 に関す る Wang et al. (1998) と の比較 (図 1 , 図 3 , 図 5 , 図 7 , 図 9 ) の中で示 した違いは, デバイ ー ヒ ユ ツケ ルのパ ラ メ ー タ の誤差に比べ ては る かに大 き い。 Wang et al. (1998) と の違いは, 計算式 の違い に由来 し てい る と 言え る。 ま ず, 浸透係数 と イ オ ンの平均活量係数 と 見かけ の相 対 モ ルエ ン タ ル ピ ーに関す る比較の結果は, 全般的 に先 行研究 (Holmes et al., 1997; Wang et al., 1998) と 調 和的 で あ る こ と を示 し てい る。 た だ し , 塩化マ グネ シウ ム水溶液の性質 を比較 し た結果 (図 1 と図 3 ) を見る と ,

273.15 K 付 近 で Holmes et al. (1997) や Wang et al.

(1998) と は異 な る傾向 を示 し てい る。 こ のこ と は, 、

i

江 (2013a) の塩化マ グネ シウム水溶液に関す る計算式 が273.15 K 付近で先行研究 と 調和的ではない こ と を示 し てい る。 ま た, 高温に な る と 塩化 マ グネ シウ ムと 塩化 カ ル シ ウ ムの見 かけ の相対 モ ルエ ン タ ル ピ ーの計算値 が先 行研究か ら得 ら れる計算値 と 一致 し な く な る傾向は, 、 江 (2013a) が用い た回帰式 の温度依存性に問題があ る こ と を示す。 見かけ の定圧モ ル熱容量 を比較 し た図 7 と 図 8 は, 社 江 (2013a) から の計算値が s 字型の曲線 を描 く こ と を

(11)

(-

o-n/ 一

一一一[

uo

)o

M

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A.r

e-ou

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dd

V

0 5 0 5 0 5 0 5 3 2 2 1 1 -10

要観 翻識 要

要器

x

0 江(20l3a) 100 bar

十 Holmes et al. (1997)* 100 bar △ Wanget a1. (1998) 100 bar 口 溢江(2013a) 300 bar

X Holmes et al. (1997)* 300 bar ∇ Wang et al. (1998) 300 bar

273. l5 323.15 X ∇ 口 十 A I)

>^

-):E ] Δ 〇 X -:-M一十 △ 〇 X 一M 一 十 △ 〇 X 一M-,・,一 △ 〇 X [ -M t, ・一 ,・ △ 〇 X [ 一一 ,t ・ △ 〇 X ロ ー 子 △ 〇 x n 一一 :v ・一 ,. Δ

o

X [] Δ 〇 X 口 v † △ 〇 ) X ロ VT △ 〇 q X 口 v † △ 〇 a X ロ V 十 Δ 〇

l2

(

)-^I

n-)v, 十 -△ 〇

C

)- 一

:-)y

+

' △ o x 十 △ 〇 g x 口 > △ 〇

M

X 口 > 十△ 〇

x

n∇

+

△o

373.15 423.15

Temperature (K)

473. l 5 523.15

図 9 3 mo l / kg の塩化マ グネ シウム水溶液中での塩化マ グネ シウムの見かけのモル体積。 i 江 (2013a) と Hot rues et a l . (1997) と Wang et al . (1998) の計算式を用いて求めた値を比較している。 Holmes et al . (1997) の計算式を用いる際にi 江 (2009) 中で示 し た修正 を施 し ているので図中ではHolmes et a l . (1997) * と 記 し ている。 35 3 0 2 5 2 0 15 10 5 0

(-ou

I/-1

一[[I

o)

ou

-n-oA

.re-o-n

-u

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dd

V

-5 0 溢江(2013a) 100 bar

十 Holmes et al. (1997)* 100 bar 口 濫江(2013a) 300 bar

X Holmes et al. (1997)* 300 bar

273.15 323.15

x

+口 x x

0 十 口 X 0 十十口 X x 0 十口 x 0 十口 X 十口 X 0 十口 X 0 十口 X 0 十口 X 0 十口 X x 0 十口 0 十口 X 0 十口 0 十口 0 十口 0 0 00 373.15 423. l5

Temperature (K)

473.15 523.15

図10 3 mol / kg の塩化 カルシウム水溶液中での塩化 カ ルシウムの見かけのモル体積。 、 江 (2013a) と Hot rues et a l . (1997) の 計算式 を用いて求めた値 を比較 し てい る。 Holmes et a l . (1997) の計算式 を用いる際にi 江 (2009) 中で示 し た修正 を施 し て い るので図中ではHo lmes et a l . (1997) * と 記 し ている。

(12)

、 i 江 靖 弘 示 し てい る。 そ し て, 図 7 を見 る と , 、

i 江 (2013a) か

ら の計算値は, 300 bar の場合には473.15 K 付近で100 J/mol K 程度小 さ い。 100 bar の場合 には食い違いは少 し 小 さ く な る。 塩化 カ ル シウム水溶液 に関す る図 8 では, 、 i 江 (2013a) か ら の計算値 と 先行研究 と の食い違いは さ ら に小 さ く , 100 bar と 300 bar のいず れの場合 で も50 J/mol K 程度であ る。

100 bar と 300 bar におい て3 met/kg の濃度で水溶液の 1 g 当 た り の定圧熱容量の温度依存性 を計算す る と 次の よ う に な る 。 塩 化 マ グネ シ ウ ム水 溶 液 の 場合 に は , 273.15 K から278.15 K にな ると 定圧熱容量が小 さ く な る。 その後, 温度が高 く な る につ れて定圧熱容量は大 き く な るが, 388.15 K から448.15 K (100 bar の時) あるいは 458.15 K (300 bar の時) まで定圧熱容量が小 さ く な っ て い く 。 その後, 温度の上昇 と と も に定圧熱容量は大き く な っ てい く 。 塩化 カ ル シウム水溶液の場合 には, 100 bar の時に273.15 K から288.15 K に変化する過程で定圧熱容 量が小 さ く な っ てい く 。 300 bar の場合 にはこ のよ う な こ と が起き てい な い。 100 bar の時 には, 288.15 K か ら 温度が高 く な る と 定圧熱容量が単調に大き く な っ てい く 。 こ れに対 し て, 300 bar の時には, 423.15 K から433.15 K の範囲で定圧熱容量が減少傾向 を示す。 以上のよ う に, 塩化 マ グネ シウ ム水溶液 と 塩化 カ ル シウ ム水溶液のいず れについ て も 温度変化 に伴 う 定圧熱容量の変化が単調 に な っ てい ない。 た だ し , 温度上昇 に伴 っ て定圧熱容量が 減少傾向 を示す領域は, 定圧熱容量の測定報告がない領 域に相当す る (、

i 江, 2010b) 。

見かけのモル体積 を比較 し た図 9 と 図10は, 273.15 K 付近 と423.15 K 以上で先行研究 と少 し食い違 っ てい る こ と を示す。 273.15 K 付近で先行研究に比べて見かけのモ ル体積が大 き く な っ てい るので, 密度の計算値が小 さ い 傾向 を示す こ と が予想で き る。 社 江 (2013a) から求め ら れ る 密 度 は , 100 bar と 300 bar のい ず れの場合 で も 273.15 K から 温度が高 く な る と 密度は大き く な る。 温度 上昇に伴う 密度の増加 を塩化マ グネ シウム水溶液 と 塩化 カ ル シウム水溶液 に分け て記す と 次の通り であ る。 塩化 マ グネ シウム水溶液の場合 , 100 bar では288.15 K ま で 単調に増加 し , 300 bar では293.15 K ま で単調に増加す る。 塩化 カルシウム水溶液の場合, 100 bar では283.15 K ま で単調に増加 し , 300 bar では293.15 K ま で単調 に増 加す る。 いず れの水溶液 につい て も , いず れの圧力条件 で も 単調増加後は温度上昇に伴 っ て密度は減少す る。

5 . 結論

、 t出i江 (2013a) の計算式 を求める際に未検討のまま残 っ て い た測定値 と 最近 の測定値 に つい て, 、

i 江 (2013a)

から計算でき る値と比較 し た。 273.15 K 付近での塩化 カ ル シ ウム水溶液の密度 に関す る測定報告 (Koch, 1924; 108

Kononennko and Sashevskaya, 1974) か ら のず れが日 立 つが, その他の報告 と はよ く 一致 し た。

Holmes et al. (1997) と Wang et al. (1998) が与え

た計算式 と、 f出i江 (2013a) が与え た計算式 を比較 し た。 Holmes et al. (1997) を用い て見かけ の定圧モ ル熱容量 と 見かけ のモ ル体積 を計算 す る際には, 、

江 (2009) 中

で与 え た修正式 を用 い てい る。 圧力 は100 bar あ るいは 300 bar で, 温度は273.15 K から523.15 K で, 濃度 を3 mol/kg に取 っ て比較 し た。 見 かけ の定圧 モ ル熱容量の

計算値を除 く と , 江 (2013a) は Holmes et al. (1997)

や Wang et al. (1998) と ほぼ調和的 な傾向 を示す。 社 江 (2013a) を用い て見かけ の定圧モル熱容量 を計算す る と , 温度に対 し て S 字形の曲線 を描き , Holmes et al. (1997) や Wang et al. (1998) と は傾向が異な っ てい る。 6 . 追記 社 江 (2013a) 中で示 し た計算 プロ グラ ムに誤 り があ る の で 記 す 。 、

i 江 (2013a, p 36) の上から 9 行日

(16040で始ま る行) 中の最後の項の前の 「 十」 の符号 を 「 一 」 に訂正す る必要があ る。

(誤) 16040 CPX= 3#*AJ*LOG(1#十1.2#*MI) /1.2#

-4#*MOL*RGAS* T*T*BJ 十8#*MOL*MOL*RGAS*T* T*CGJ

(正) 16040 CPX= 3#*AJ*LOG(1# 十1 .2#*MI) /1 .2#

-4#*MOL*RGAS* T* T*BJ

-8#* M OL* M OL* RGAS* T* T* CGJ

こ の訂正 を行 う と社 江 (2013a) の表 7 中で下から 4 行 日 に示 し た Ex Cp/R の計算値 は 十31.517 で は な く 十

30.998になる。

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表 2  i 江  (2013a)  が求めた計算式 と 、 江  (2013a)  が参考に し な かっ た実験値 と の比較
図 1  3  mo l / kg の塩化 マ グネ シウ ム水溶液の浸透係数。 、 , 江 (2013a)  と Holmes  et  al .  (1997)  と Wang et  al
図 3 に塩化マ グネ シウム水溶液に関す るイ オ ンの平均
図 4  3  mo l / kg の塩化 カルシウム水溶液中でのイ オ ンの平均活量係数。 i 江  (2013a)  と Holmes  et  a l .  (1997)  の計算式 を用い て求めた値 を比較 し て い る。  120  00  80  60  40  20(-o-n/ ﹂r)I) :&gt; ︑dI-u︒) o-ol:&gt; 一-ouu一一一a 一一 d v  一d MgCl2(aq)
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