절대압력 0.4 MPa의 질소가 들어 있는 내용적 6 L 용기와 절대압… | [가스기능장 필기] 24년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[가스기능장 필기] 24년 1회차

절대압력 0.4 MPa의 질소가 들어 있는 내용적 6 L 용기와 절대압력 0.2 MPa의 산소가 들어 있는 내용적 4 L 용기를 연결하여 두 기체를 완전히 혼합시켰다. 혼합 후의 전압과 질소의 분압은 각각 몇 MPa인가? (단, 온도는 일정하고 두 기체는 이상기체이며, 연결관의 체적은 무시한다.)

전압 0.32, 질소의 분압 0.24

전압 0.32, 질소의 분압 0.19

전압 0.30, 질소의 분압 0.18

전압 0.60, 질소의 분압 0.40

해설

각 기체가 전체 체적 10 L로 팽창한 뒤의 압력이 분압이고 그 합이 전압이므로 전압 0.32 MPa, 질소의 분압 0.24 MPa이다.
질소의 분압:  $P_{N_2} = 0.4 \times \dfrac{6}{6+4} = 0.24\ \mathrm{MPa}$ 
산소의 분압:  $P_{O_2} = 0.2 \times \dfrac{4}{6+4} = 0.08\ \mathrm{MPa}$ 
전압:  $P = 0.24 + 0.08 = 0.32\ \mathrm{MPa}$ 
질소의 분압 0.19는 전압 0.32에 몰분율이 아닌 용기 체적비 0.6을 곱한 값이다. 질소의 몰분율은  $\dfrac{0.4 \times 6}{0.4 \times 6 + 0.2 \times 4} = 0.75$ 이다.
전압 0.30은 두 압력을 단순 평균한 값이고, 전압 0.60은 체적 변화를 고려하지 않고 두 압력을 그대로 더한 값이다.

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