B-5-4 物理化学分野の頻出計算総まとめ
このページでは、危険物取扱者試験（乙種第4類）で頻出する物理化学分野の計算問題を総まとめとして解説します。基礎的な知識の確認から、応用問題への対応まで、しっかりと理解を深めましょう。
1. 比重の計算
比重とは、ある物質の密度と基準となる物質（通常は水）の密度との比です。液体の危険物の場合、水との比重が重要になります。比重が1より小さい場合は水に浮き、1より大きい場合は水に沈みます。
計算例:
- ある液体の密度が0.8g/cm³の場合、水の密度を1g/cm³とすると、比重は0.8となります。
- 体積が100mLの液体の質量が80gの場合、密度は80g/100mL = 0.8g/mL = 0.8g/cm³ となり、比重は0.8です。
2. 蒸気圧に関する計算
蒸気圧は、液体が蒸発する際に生じる圧力です。温度が高くなると蒸気圧も高くなります。蒸気圧が高い物質ほど蒸発しやすく、引火の危険性も高まります。
蒸気圧そのものを計算する問題は少ないですが、蒸気圧と引火点の関係を理解しておくことが重要です。
3. 燃焼範囲に関する計算
燃焼範囲（爆発範囲）とは、可燃性蒸気と空気の混合気体が燃焼する濃度範囲のことです。燃焼範囲の下限値と上限値を知っておくことは、火災予防のために非常に重要です。
燃焼範囲の計算は、混合気体中の可燃性物質の体積パーセント濃度を求める問題が一般的です。
計算例:
- ある容器に可燃性液体10Lが蒸発し、100Lの混合気体になった場合、可燃性蒸気の濃度は10L/100L * 100% = 10%となります。
- 燃焼下限値が2%の物質が10%の濃度で存在する場合、燃焼範囲内であり、着火源があれば燃焼する可能性があります。
4. 指定数量の計算
指定数量とは、危険物の種類や性状に応じて定められた、貯蔵・取扱いの規制を受ける数量のことです。指定数量以上の危険物を貯蔵・取り扱う場合は、消防法に基づく許可が必要になります。
指定数量の計算問題は、複数の危険物を貯蔵している場合に、合計が指定数量の何倍になるかを求める形式が一般的です。
計算例:
- 第1石油類（指定数量200L）を100L、アルコール類（指定数量400L）を200L貯蔵している場合、(100L / 200L) + (200L / 400L) = 0.5 + 0.5 = 1 となり、指定数量の1倍となります。
5. 引火点・発火点に関する知識
引火点とは、可燃性液体が発生する蒸気に点火した際に、炎が瞬時に燃え移る最低温度です。発火点とは、点火源がなくても、物質が自然に発火する最低温度です。引火点と発火点は、危険物の火災危険性を評価する上で重要な指標となります。
計算問題として直接出題されることは少ないですが、引火点や発火点に関する知識は、他の計算問題を解く上でも役立ちます。
6. 静電気と自然発火
静電気は、摩擦などによって発生し、放電の際に着火源となることがあります。自然発火は、物質が空気中で徐々に酸化し、蓄積された熱によって発火する現象です。これらの現象は、危険物の取り扱いにおいて注意すべき点です。
これらの現象を理解することで、事故を未然に防ぐことができます。
計算問題に強くなるために
- 公式を暗記するだけでなく、公式の意味を理解することが重要です。
- 様々な問題を解いて、計算に慣れることが大切です。
- 単位を間違えないように注意しましょう。
- 計算結果が現実的な値かどうかを常に意識しましょう。
このページで学んだ知識を活用して、計算問題に自信を持って取り組みましょう。