危険物乙四 危険物の性質並びにその火災予防及び消火の方法 問97｜第4類共通性状・蒸気比重の計算検証・分子量との関係・換気の必要性

誤っているのはオです。蒸気比重>1の蒸気は低所にとどまり続け、自然に天井に上昇して消散するわけではありません。換気（低所換気）などの積極的な対策が必要です。

• ア（正）: 蒸気比重＝分子量÷29。分子量>29→蒸気比重>1。
• イ（正）: 二硫化炭素：76÷29≒2.6。低所滞留。確定値。
• ウ（正）: ガソリン（混合物）の蒸気比重は3〜4程度。低所滞留。
• エ（正）: メタノール32・エタノール46・ジエチルエーテル74はいずれも分子量>29→蒸気比重>1→低所滞留。
• オ（誤）: 蒸気比重>1の蒸気は自然に消散しない。換気等の対策が必要。

「蒸気比重>1→低所滞留→自然には消散しない→換気が必要」を押さえます。

第4類危険物の蒸気比重と滞留の特性:

• ア（正）: 蒸気比重＝分子量÷29（空気の見かけ分子量29）は確立した計算式。分子量>29→蒸気比重>1（空気より重い）。第4類の代表物質はメタノール（分子量32）・エタノール（46）・ジエチルエーテル（74）など分子量が29より大きいものがほとんどで、蒸気比重>1となる。正しい。
• イ（正）: 二硫化炭素（CS₂・分子量76）：76÷29≒2.6（設計書§1-2確定値）。蒸気は空気の2.6倍重く低所に沈んで滞留する。正しい。
• ウ（正）: ガソリンは多成分炭化水素の混合物ですが、平均的な蒸気比重は3〜4程度（設計書§1-2確定値）として知られ、蒸気が低所に滞留する危険がある。混合物でも実用上この範囲が使われる。正しい。
• エ（正）: メタノール（32÷29≒1.1）・エタノール（46÷29≒1.59）・ジエチルエーテル（74÷29≒2.55）はいずれも分子量が29を超え、蒸気比重>1となる。これらの蒸気は低所（床・地下・くぼみ）に滞留する性質を持つ。正しい。なお、分子量が29未満の物質は蒸気比重が1未満になる（例: シアン化水素は分子量27.03・相対蒸気密度0.94）ため、「どの物質でも必ず1より大きい」とは言い切れません。
• オ（誤）: 蒸気比重>1の蒸気は空気より重いため、重力によって低所に沈んで滞留し続けます。「自然に天井へ上昇して消散する」のは蒸気比重<1（空気より軽い）のガス（アンモニア・水素等）の挙動であり、第4類危険物の蒸気には当てはまりません。蒸気比重>1の蒸気を排除するには低所換気・強制換気等の積極的な対策が必要です。「対策不要」は誤り。

引っかけパターン: 蒸気比重>1でも自然に消散するとする（オ）。第4類危険物の蒸気は低所に滞留し積極的換気が必要。

【理論的背景】

蒸気比重（相対蒸気密度）は「気体状物質が空気と比べてどれだけ重いか」を示す無次元数です。蒸気比重>1の蒸気は重力によって低所に沈み滞留し、燃焼範囲の濃度に達すると点火源で引火する危険があります。この特性が第4類危険物の火災予防（低所換気・低所点火源排除）の根幹にあります。

【蒸気比重の計算（分子量÷29）の根拠】

空気の見かけ分子量は約29（N₂約78%・O₂約21%の混合として計算：28×0.78+32×0.21≒29）です。

• 蒸気比重＝分子量 ÷ 29
• 分子量>29 → 蒸気比重>1 → 空気より重い → 低所滞留
• 分子量<29 → 蒸気比重<1 → 空気より軽い → 上方拡散

第4類各物質の蒸気比重計算例（設計書§1-2との照合）:

表の物質はすべて蒸気比重>1で低所滞留が確認されます。

【蒸気比重>1の蒸気が滞留し続ける物理的理由】

蒸気比重>1の蒸気は以下の理由で低所に滞留します：

1. 重力による沈降: 密度が高い（重い）ため重力によって下方に沈む

2. 熱対流の少ない状態（静穏時）では散逸しない: 外部から風がない・強制換気がない状況では低所に留まり続ける

3. 濃度拡散は遅い: 分子拡散だけでは低所の蒸気は長時間（分〜時間単位）留まる

「自然に天井に上昇して消散する」のは、蒸気比重<1の軽いガス（アンモニア・水素等）の挙動です。第4類危険物の蒸気には当てはまりません。

【実際の危険事例（「這う火」）】

蒸気比重>1の第4類危険物の蒸気が引き起こす典型事故は「這う火（creeping fire）」です：

1. ガソリン等が床面に漏出

2. 蒸気が床面付近を這うように広がり（滞留）

3. 離れた位置（数m〜数十m）の点火源（電気スイッチ・喫煙等）まで到達

4. 点火→蒸気の引火→漏出元まで火が逆走

この危険を防ぐために低所換気・低所の点火源排除が必要です。

【試験での位置づけ】

蒸気比重の論点は(1)蒸気比重＝分子量÷29で計算可能（分子量>29→蒸気比重>1）、(2)第4類の蒸気はほとんどが蒸気比重>1で低所滞留、(3)二硫化炭素の蒸気比重約2.6・ガソリン3〜4（確定値）、(4)蒸気比重>1の蒸気は自然に消散しない→換気が必要（本問オ）です。

【各選択肢の発展補足】

• ア（正）: 蒸気比重＝分子量÷29。分子量>29→蒸気比重>1。確立した計算法。
• イ（正）: 二硫化炭素の蒸気比重76÷29≒2.6（設計書§1-2確定値）。低所滞留。
• ウ（正）: ガソリンの蒸気比重は混合物だが3〜4程度（設計書§1-2確定値範囲）。低所滞留。
• エ（正）: メタノール・エタノール・ジエチルエーテル等の代表物質は分子量29超→蒸気比重>1→低所滞留。
• オ（誤）: 蒸気比重>1→低所に沈んで滞留し続ける（自然消散しない）。換気等の積極的対策が必要。「対策不要」は誤り。

【根拠】確立した物理学・設計書§1-2・§2-3(S1)。

【補足】蒸気比重＝分子量÷29。第4類のほとんどは分子量>29→蒸気比重>1→低所滞留→換気が必要（自然消散しない）。二硫化炭素蒸気比重≒2.6・ガソリン3〜4・メタノール約1.1（設計書§1-2確定値）。