연소공학에너지관리기사 · 2018년09월15일 · 13/100
13.체적이 0.3m3인 용기 안에 메탄(CH4)과 공기 혼합물이 들어있다. 공기는 메탄을 연소시키는데 필요한 이론 공기량보다 20% 더 들어 있고, 연소 전 용기의 압력은 300 kPa, 온도는 90℃이다. 연소 전 용기 안에 있는 메탄의 질량은 약 몇 g인가?
1
27.6
2
33.7
3
38.4정답
4
42.1
해설
CH4 + 2O2 > CO2 + 2H2O ----- 메탄 1몰당 산소 2몰, 이론공기량 9.52몰, 실제공기량 9.52*1.2=11.424몰, 1/(1+11.424)=0.08 즉 아보가드로 법칙(기체부피는 몰수비례)에 의해 전체 체적 중 메탄의 몰분율과 체적비율은 0.08 ----- A 표준상태(0도씨 1기압)에서 기체 1몰당 부피는 22.4L/mol, 이 부피를 문제에 주어진 상태에 따라 보일샤를에 의해 보정 22.4L/mol * [(273+90)/273]K * [(1/300kPa) * (101.325kPa/1atm)]=10.05L/mol, 0.3m^3은 300L, 300L/(10.05L/mol)=29.85mol, A에서 메탄의 몰분율은 0.08이었으므로 29.85mol*0.08=2.388mol 메탄의 분자량은 16이므로 2.388mol의 질량은 16*2.388=38.208g (난 이상기체상수 안외우고 다녀서 이렇게 품) ----- A에서 체적비율 0.08이니까 300L * 0.08 = 24L, PV=GRT 써 --- 답은 3번