분압: dimethylhydrazine, (CH3)2N2H2

분압: dimethylhydrazine, (CH3)2N2H2

 

 

 

Titan II launch vehicle launching Gemini 11 (September 12, 1966)

 

 

매우 효과적인 몇몇 로켓 연료는 가벼운 액체들로 구성된다. 사산화 이질소와 혼합된 다이메틸하이드라진[(CH3)2N2H2]으로 이루어진 연료가 달 탐사 비행에서 달 착륙선을 움직이는 데 사용되었다. 두 성분의 반응은 다음과 같다.

(CH3)2N2H2(l) + 2N2O4(l) → 3N2(g) + 4H2O(g) + 2CO2(g)

 

다이메틸하이드라진 150 g이 과량의 사산화 이질소와 반응하여 생성된 기체가 27℃에서 진공 상태의 250 L 용기에 포집되었다면, 생성된 질소 기체의 분압 및 용기의 전체 압력은 얼마가 되겠는가? 반응 수득률은 100%라고 가정한다.

 

Some very effective rocket fuels are composed of lightweight liquids. the fuel composed of dimethylhydrazine [(CH3)2N2H2] mixed with dinitrogen tetroxide was used to power the lunar lander in its missions to the moon. The two components react according to the following equation:

(CH3)2N2H2(l) + 2N2O4(l) → 3N2(g) + 4H2O(g) + 2CO2(g)

 

If 150 g dimethylhydrazine reacts with excess dinitrogen tetroxide and the product gases are collected at 27℃ in an evaluated 250 L tank, what is the partial pressure of nitrogen gas produced and what is the total pressure in the tank, assuming the reaction has 100% yield?

 

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(CH3)2N2H2의 몰질량(60.10 g/mol)을 사용해서 150 g을 몰수로 환산하면,

(150 g) / (60.10 g/mol) = 2.50 mol (CH3)2N2H2

 

(CH3)2N2H2 : N2 = 1 : 3 반응이므로, 생성된 N2의 몰수는

1 : 3 = 2.50 mol : ?

? = 7.50 mol N2

 

N2의 분압(partial pressure)을 계산하면,

PV = nRT

P = nRT / V

= (7.50 mol)(0.0821 atm-L/mol-K)(300.15 K) / (250 L)

= 0.740 atm N2

 

 

같은 방법으로 H2O, CO2의 분압을 계산해서,

전체 압력 = N2의 분압 + H2O의 분압 + CO2의 분압

이렇게 전체 압력을 구할 수 있습니다.

 

또는

(CH3)2N2H2 1 mol이 분해되면 총 9 mol의 기체가 생성되므로,

이것은 N2의 몰수의 3배가 되기 때문에,

전체 압력(total pressure) = 3 × N2의 분압

= 3 × 0.740 atm = 2.22 atm

이렇게 구해도 됩니다.

 

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27℃에서 물은 액체 상태로 존재하기 때문에,

수증기의 부피를 무시하고 계산할 수도 있습니다. 이 경우,

(CH3)2N2H2 1 mol이 분해되면 총 5 mol의 기체가 생성되므로,

이것은 N2의 몰수의 5/3배가 되기 때문에,

전체 압력(total pressure) = 5/3 × N2의 분압

= 5/3 × 0.740 atm = 1.23 atm