[위험물기능사] 탄소 100 kg 완전 연소에 필요한 공기의 부피

[위험물기능사] 탄소 100 kg 완전 연소에 필요한 공기의 부피

 

 

탄소 100 kg을 완전 연소 시키려면

표준 상태에서 몇 m3의 공기가 필요한지 구하시오.

(단, 공기는 질소 79 vol%, 산소 21 vol%로 되어있다.)

 

 

 

탄소 100 kg의 몰수를 계산하면,

100000 g / (12 g/mol) = 8333.3333 mol C

( 참고 https://ywpop.tistory.com/7738 )

 

 

 

탄소 연소 반응식

C + O2 → CO2

 

C : O2 = 1 : 1 계수비(= 몰수비) 이므로,

8333.3333 mol C 연소에 필요한

O2의 몰수 = 8333.3333 mol

 

 

 

기술계 쪽에선, 표준 상태 = STP 이므로,

( 참고 https://ywpop.tistory.com/3684 )

 

이상기체방정식, PV = nRT 로부터,

( 참고 https://ywpop.tistory.com/3097 )

 

8333.3333 mol O2의 부피를 계산하면,

V = nRT / P

= (8333.3333) (0.08206) (273.15 + 0) / (1)

= 186789 L

= 186.789 m3 O2

( 1 m3 = 1000 L )

 

 

 

공기 중 산소는 21 vol%이므로,

필요한 공기의 부피를 계산하면,

186.789 m3 / (21/100)

= 889.47 m3 공기

 

 

300x250

 

 

또는

표준 상태에서, 기체 1 mol = 22.4 L 이므로,

( 참고: 몰부피 https://ywpop.tistory.com/8321 )

 

8333.3333 mol O2의 부피를 계산하면,

8333.3333 mol × (22.4 L / 1 mol)

= 186667 L

= 186.667 m3 O2

 

 

 

필요한 공기의 부피를 계산하면,

186.667 m3 / (21/100)

= 888.89 m3 공기

 

 

 

[참고] 문제에서 “표준 상태” 조건이 주어지면,

이상기체방정식, PV = nRT 보다는

“몰부피, 1 mol = 22.4 L”를 사용하여

계산하는 것을 권장한다.

 

 

 

답: 888.89 m3

 

 

 

 

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/3416 ] 12 kg 탄소가 완전 연소하는데 필요한 산소의 양은 몇 m3

 

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/18747 ] 벤젠 30 kg 완전연소에 필요한 공기의 부피(m3)

 

 

 

[키워드] 표준상태에서 탄소 100 kg을 완전연소 시키는데 필요한 공기의 부피(m3)