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1[화공기사 필기] 22년 1회차
가스분석기를 사용하여 사염화탄소를 분석하고자 하는데 한쪽에서는 순수 질소가 유입되고 다른 쪽에서는 가스 1L당 280mg의 CCl4를 함유하는 질소가 0.2L/min 의 유속으로 혼합기에 유입되어 혼합된다. 혼합가스가 대기압 하에서 10L/min 의 유량으로 가스분석기에 보내질 때 온도가 24℃로 일정하다면 혼합기 내 혼합가스의 CCl4 농도(mg/L)는? (단, 혼합기의 게이지압은 8cmH2O 이다.)
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해설
혼합기 내의 절대압을 먼저 구한다. 게이지압 8cmH₂O = 0.008mH₂O = 약 78.4Pa이므로 절대압 = 101,325 + 78.4 ≈ 101,403Pa(약 1.0008atm)이다. 실질적으로 대기압 기준의 계산과 거의 동일하다.
순수 질소 유입량을 Q₁, CCl₄ 함유 질소 유입량을 0.2L/min이라 하면, 혼합가스 유량은 10L/min이므로 Q₁ = 10 - 0.2 = 9.8L/min이다.
CCl₄ 함유 가스에서 1분간 공급되는 CCl₄의 질량은 0.2L/min × 280mg/L = 56mg/min이다.
혼합기 내의 CCl₄ 농도는 56mg/min ÷ 10L/min = 5.6mg/L이다. 온도 변화와 게이지압의 영향은 양쪽 모두에 동일하게 작용하므로 부피비 계산에는 영향을 주지 않는다. 따라서 혼합가스의 CCl₄ 농도는 약 5.64mg/L이다.
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