위험물기능장 실기(101~150)

액체 상태의 물 1m³가 표준대기압 100℃에서 기체 상태인 수증기로 변할 때, 그 부피가 약 1,700배로 증가하는 현상이 관찰됩니다. 이와 같은 물의 극적인 부피 변화 현상을 이상기체방정식을 이용하여 설명하시오.[문제 조건] - 물의 초기 상태: 액체 1m³ - 물의 최종 상태: 수증기 (기체) - 조건: 표준대기압 (101.325 kPa 또는 1 atm), 100℃ - 물의 비중: 1,000 kg/m³ - 관찰된 부피 증가율: 약 1,700배#물의상태변화 #수증기부피 #이상기체방정식 #부피증가 #기체법칙 #물의비중 #기체밀도 #화학공학 #물리화학 #상변화 #증발 #기화1. 물의 질량 = 부피 × 밀도 = 1 m³ × 1000 kg/m³ = 1000 kg = 1,000,000 g2. 물의 몰수(n) = 질량 / 분자량 = 1,000,000 g / 18.015 g/mol = 55509.3 mol3. 수증기의 부피(V) (이상기체방정식 PV=nRT 이용):P = 1 atm (표준대기압)T = 100℃ = 273.15 + 100 = 373.15 KR = 0.082057 L·atm/(mol·K)V = nRT/P V = (55509.3 mol × 0.082057 L·atm/(mol·K) × 373.15 K) / 1 atmV = 1,698,945 L = 1699 m³4. 부피 증가 배수 = 1699 m³ / 1 m³ = 1700배[해설]물 1m³은 1000kg이며, 이는 1,000,000g입니다. 물(H₂O)의 분자량은 약 18g/mol이므로, 물 1m³의 몰수(n)는 1,000,000g / 18g/mol = 55555.6 mol 입니다. 이상기체방정식 PV=nRT에서 P=1atm, T=100℃=373.15K, R=0.082057 L·atm/(mol·K)를 사용하면, V = nRT/P = (55555.6 mol × 0.082057 L·atm/(mol·K) × 373.15 K) / 1 atm = 1,700,205 L = 1700 m³. 따라서 처음 부피 1m³에 비해 약 1700배 증가합니다.

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