출제 19-225 ℃, 1기압에서 일산화탄소(CO)의 허용농도 10 p… | [산업안전산업기사 실기·필답형] 최빈출 1회 출제 상세 페이지

CO = 12 + 16 = 28 g

10 ppm = 10 / 1000 000 으로 환산하면,

28 g * 10 / 1000 000 = 28*10/1000 mg

기체 부피를 22.4 L 라고만 알면, 이 문제는 틀린다.

22.4 L 는 표준 (0 ℃, 1기압) 상태이므로, 이를 25 ℃로 환산)

만능식 PV = nRT에서

V/T = 일정

22.4/(0+273) = V2 / (25+273)

이므로 V2 = 22.4*(25+273)/(0+273) = 24.45 L

답은 28*10/1000 mg / 24.45 L = 28*10/1000/24.45 mg/L

그런데, 문제는 mg/m³ 을 요구하니,

1000 L = 1 m³,

1 L = 1/1000 m³ 이므로

28*10/1000/24.45 mg/L = 28*10/1000/24.45 mg/ (1/1000 m³ )

= 28*10/24.45 mg/m³ = 11.45 mg/m³

[해설]

이 문제의 핵심은 22.4L/mol이 0℃, 1기압의 표준상태 값이므로 25℃ 조건에서는 그대로 쓸 수 없고, 기체법칙으로 25℃의 몰부피를 먼저 환산해야 정답이 나온다는 점이다.

CO의 분자량은 $12+16=28$이며, 등압 조건의 샤를 법칙 $\dfrac{V_1}{T_1}=\dfrac{V_2}{T_2}$을 적용하면
$V_2=22.4\times\dfrac{298}{273}=24.45\ \mathrm{L}$로 25℃에서의 몰부피가 구해진다.

환산식은 $\mathrm{mg/m^3}=ppm\times\dfrac{MW}{24.45}$이므로
$10\times\dfrac{28}{24.45}=11.45\ \mathrm{mg/m^3}$가 되며, 22.4L를 그대로 대입하면 오답이 된다는 점이 채점 시 자주 걸리는 지점이다.