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1[화공기사 필기] 17년 2회차
기상 반응계에서 평형상수 K가 다음과 같이 표시되는 경우는? (단, vi는 성분 I의 양론계수이고 v=iviv=\sum_i v_i이다.)
K=(PP)viyiviK=\left(\dfrac{P}{P^{\circ}}\right)^{v}\prod_i y_i^{v_i}
1
평형혼합물이 이상기체이다.
2
평형혼합물이 이상용액이다.
3
반응에 따른 몰수 변화가 없다.
4
반응열이 온도에 관계없이 일정하다.
해설

주어진 식에 퓨가시티 계수 ϕ^i\hat{\phi}_i 가 전혀 나타나지 않는다는 점이 핵심이며, 이는 평형혼합물을 이상기체로 볼 때만 성립하는 형태다.

기상 반응의 일반식은 K=i(ϕ^iyiPP)vi=(PP)vi(ϕ^iyi)viK=\prod_i\left(\dfrac{\hat{\phi}_i y_i P}{P^{\circ}}\right)^{v_i}=\left(\dfrac{P}{P^{\circ}}\right)^{v}\prod_i(\hat{\phi}_i y_i)^{v_i} 이고, 여기서 v=iviv=\sum_i v_i 다.

이상기체 혼합물이면 모든 성분에서 ϕ^i=1\hat{\phi}_i=1 이 되어 문제의 K=(PP)viyiviK=\left(\dfrac{P}{P^{\circ}}\right)^{v}\prod_i y_i^{v_i} 로 정확히 줄어든다.

  • 이상용액 가정은 ϕ^i=ϕi\hat{\phi}_i=\phi_i(순성분 값)로 바꿔 줄 뿐 1로 만들지 못한다.
  • 반응에 따른 몰수 변화가 없으면 v=0v=0 이 되어 압력항 자체가 사라지므로 위 형태와 다르다.
  • 반응열이 온도에 무관하다는 조건은 K의 온도 의존성(반트호프 식)에 관한 것이라 압력·조성 표현과 무관하다.

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