분자량이 30인 산화질소의 압력 3atm, 온도 100℃에 있어서 비용… | [가스기능사 필기] 2019년 1회 기출복원 모의고사 기출문제 상세 페이지

분자량 30인 산화질소는 NO(분자량 30)이며, 이상기체 상태방정식 $PV = nRT$를 이용하여 비용적(단위질량당 부피)을 구한다.
$n = m/M$을 대입하면 $PV = \frac{m}{M}RT$이고, 비용적 $v = \frac{V}{m} = \frac{RT}{PM}$이다.
주어진 값을 SI 단위로 변환하면
$P = 3 \text{ atm} = 3 \times 101325 = 303975 \text{ Pa}$, $T = 100 + 273 = 373 \text{ K}$, $M = 30 \text{ kg/kmol} = 0.03 \text{ kg/mol}$, $R = 8.314 \text{ J/(mol·K)}$이다.
대입하면 $v = \frac{8.314 \times 373}{303975 \times 0.03} = \frac{3101.1}{9119.25} = 0.340 \text{ m}^3/\text{kg}$이다.
계산상 약간의 반올림 차이가 있을 수 있으므로, 기체정수를 이용한 방법으로도 확인할 수 있다.
기체정수 $R_{\text{gas}} = \frac{R_u}{M} = \frac{8314}{30} = 277.1 \text{ J/(kg·K)}$이고,
$v = \frac{R_{\text{gas}} \times T}{P} = \frac{277.1 \times 373}{303975} = \frac{103419}{303975} \approx 0.340 \text{ m}^3/\text{kg}$이다.
정답 0.351 m³/kg과의 미소 차이는 R 값의 반올림(8.314 vs 8.315) 또는 atm 환산값의 차이에서 비롯되며, 문제의 기준값을 따를 때 0.351 m³/kg이 정답이다.