高密度気体（流体）の超音波速度測定による相分離と凝固

摘要

圧力0.1 GPa以上で高密度に圧縮された気体は超臨界状態になっており，気体·液体の区別はなくなり高密度流体と表現したほうが適切である。 希ガスの密度·音速の測定結果［1-12］より，He, Ne, Ar では，1 GPaの分子密度は40～100 kmol／m{sup}3となり，0.1 MPaでの気体の密度の1000～2000倍，液体·固体の分子密度と同程度である。 すなわち，分子は互いに近接し分子間力か強く働いている。 音速値ほ1.7 km/sから2.9 km/sと，常圧(0.1 MPa)での値の3-6倍に増加する。 常圧下の液体の音速と比べても同程度かそれより大きい値である。 さらにKr やXeは1 GPa以下で，Arは1.3 GPaで凝固する。 また，この領域で混合流体は凝固や流体相-流体相の2相共存が多くの系で起こっている［2, 3, 13, 14］。 希ガス系ではHe-Ar［15］, He-Kr［9］, He-Xe［16, 17］, Ne-Ar［18, 19］, Ne-Xe［20-22］等について測定された。 相分離の測定方法として多くは化学分析法で行われているが高圧力下ではDACによる光学法［20-22］やガス圧装置による超音波法［9, 17］が有力である。 本稿において，He, Ne, Ar, Kr等の1, 2成分系の音速と凝固および2成分系の相分離を超音波法により測定した結果について，また，光学法により測定したHe-CO{sub}2の相分離について述べる。