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밀폐된 용기 내에 1atm, 37℃로 프로판과 산소의 비율이 2 : 8… | [가스기사 필기] 18년 3회차 기출문제 상세 페이지

1[가스기사 필기] 18년 3회차
밀폐된 용기 내에 1atm, 37℃로 프로판과 산소의 비율이 2 : 8로 혼합되어 있으며 그것이 연소하여 아래와 같은 반응을 하고 화염온도는 3000K가 되었다면 이 용기 내에 발생하는 압력은 약 몇 atm인가?
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해설

그림의 반응식은 2C3H8+8O26H2O+4CO2+2CO+2H22\mathrm{C_3H_8}+8\mathrm{O_2}\rightarrow 6\mathrm{H_2O}+4\mathrm{CO_2}+2\mathrm{CO}+2\mathrm{H_2} 이다. 산소가 부족해 일산화탄소와 수소가 함께 생기는 불완전연소임에 유의한다.

밀폐용기이므로 부피는 일정하고, 압력은 몰수비와 절대온도비로만 변한다. 반응 전 몰수는 2+8=102+8=10, 반응 후 몰수는 6+4+2+2=146+4+2+2=14 이다.

온도는 37C=310.15 K37^\circ\mathrm{C}=310.15\ \mathrm{K} 에서 3000 K3000\ \mathrm{K} 로 올라간다. 따라서 P2=P1×n2n1×T2T1=1×1410×3000310.15P_2=P_1\times\dfrac{n_2}{n_1}\times\dfrac{T_2}{T_1}=1\times\dfrac{14}{10}\times\dfrac{3000}{310.15} 이다.

계산하면 1.4×9.67313.5 atm1.4\times 9.673 \approx 13.5\ \mathrm{atm} 이다.

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