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300 K, 1 atm에서 비리얼(virial) 방정식을 따르는 기체의… | [7급 국가직 화공열역학] 26년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[7급 국가직 화공열역학] 26년 1회차
300 K, 1 atm에서 비리얼(virial) 방정식을 따르는 기체의 몰부피(molar volume)가 30 L mol-1일 때, 제2 비리얼 계수(B′B')[atm-1]는? (단, 기체상수는 0.08 L atm mol-1 K-1이며, 비리얼 전개식은 처음 두 항만 취한다)
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해설

압력 전개 비리얼 식 Z=1+B′PZ = 1 + B^{\prime}P에서 제2 비리얼 계수는 0.25 atm−10.25\ \mathrm{atm^{-1}}이다.

압축인자: Z=PVRT=1×300.08×300=1.25Z = \dfrac{PV}{RT} = \dfrac{1 \times 30}{0.08 \times 300} = 1.25
계수: B′=Z−1P=0.251=0.25 atm−1B^{\prime} = \dfrac{Z-1}{P} = \dfrac{0.25}{1} = 0.25\ \mathrm{atm^{-1}}

  • 0.05라면 Z=1.05Z = 1.05이므로 몰부피가 약 25.2 L여야 한다.
  • 0.15라면 Z=1.15Z = 1.15이므로 몰부피가 약 27.6 L여야 한다.
  • 0.35라면 Z=1.35Z = 1.35이므로 몰부피가 약 32.4 L여야 한다.

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