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1[7급 국가직 화공열역학] 26년 1회차

그림은 벤젠과 톨루엔으로 구성된 2성분계 용액의 압력( $P$ )－조성 상평형도를 나타낸다. 압력은 67 bar이고 벤젠의 전체조성( $z_B$ )이 0.607일 때, 평형에 존재하는 전체증기의 양(n_V)에 대한 전체액체의 양(n_L),  $\frac{\mathrm{n_L}}{\mathrm{n_V}}$ 은? (단, n_L과 n_V의 단위는 몰이고 조성은 몰분율이다)

 $\frac{1}{3}$

 $\frac{2}{3}$

 $\frac{3}{2}$

해설

지렛대 규칙(lever rule)으로 구하면 전체액체와 전체증기의 몰수 비는 3이다.
P－조성도에서 위쪽 직선은 기포점(액상), 아래쪽 곡선은 이슬점(기상) 곡선이다. 67 bar에서 액상 조성  $x_B = 0.540$ , 기상 조성  $y_B = 0.808$ 이다.
공식:  $\dfrac{n_L}{n_V} = \dfrac{y_B-z_B}{z_B-x_B}$ 
대입:  $\dfrac{0.808-0.607}{0.607-0.540} = \dfrac{0.201}{0.067}$ 
결과: 3
1/3: 분자·분모를 뒤집어 증기 대 액체의 비를 구한 값이다.
2/3: 그림의 세 조성(0.540, 0.607, 0.808)으로 지렛대 규칙을 적용하면 나오지 않는 값이다.
3/2: 같은 조성으로 구한 비 3과 맞지 않는다.

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