18-2(제64회)액체 상태의 물 1\mathrm{m^3} 가 표준대기… | 2018년 위험물기능장실기(필답형) 제64회 기출문제 상세 페이지

물 1$\mathrm{m^3}$(1,000kg)은 55.56kmol이고, 이것이 100℃·1atm의 수증기가 되면 $V = \dfrac{nRT}{P} = 55.56 \times 0.08205 \times 373 \fallingdotseq 1{,}700\,\mathrm{m^3}$ 이 되어 부피가 약 1,700배로 늘어난다.

[해설]

① 물의 몰수

물 1$\mathrm{m^3}$ 의 질량은 $1{,}000\,\mathrm{kg/m^3} \times 1\,\mathrm{m^3} = 1{,}000\,\mathrm{kg}$ 이고 물의 분자량은 18이므로

$n = \dfrac{1{,}000\,\mathrm{kg}}{18\,\mathrm{kg/kmol}} = 55.56\,\mathrm{kmol}$

② 수증기의 부피

$PV = nRT$ 에서 $P = 1\,\mathrm{atm}$, $T = 273 + 100 = 373\,\mathrm{K}$, $R = 0.08205\,\mathrm{atm \cdot m^3/(kmol \cdot K)}$ 이므로

$V = \dfrac{nRT}{P} = \dfrac{55.56 \times 0.08205 \times 373}{1} \fallingdotseq \mathbf{1{,}700}\,\mathrm{m^3}$

③ 부피비

$\dfrac{1{,}700\,\mathrm{m^3}}{1\,\mathrm{m^3}} \fallingdotseq \mathbf{1{,}700\,\text{배}}$

물을 소화약제로 쓰는 근거가 여기에 있다. 물이 수증기로 바뀌면서 기화열(약 539kcal/kg)을 빼앗는 냉각효과에 더해, 부피가 1,700배로 팽창한 수증기가 화염 주위의 공기를 밀어내어 산소농도를 낮추는 질식효과가 함께 작용한다.

몰수를 55.55kmol로 절사하거나 절대온도를 373.15K로 잡으면 1,700.09 ~ 1,700.9$\mathrm{m^3}$ 사이의 값이 나오는데, 어느 쪽이든 결론은 약 1,700배로 같다.