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① 0 ℃   ② 22.4 L

③ 25 ℃   ④ 24.45 L

⑤ 21 ℃   ⑥ 24.1 L

[해설]

“표준상태”는 자연법칙이 아니라 분야마다 정해 놓은 약속이다. 압력은 세 분야 모두 1기압으로 같고 기준 온도만 다르다. 1몰의 부피는 이상기체 상태방정식 $V=\dfrac{nRT}{P}$ 에서 절대온도에 비례하므로, 0 ℃의 22.4 L에 온도비를 곱하면 나머지가 모두 나온다.

순수자연 분야 — 0 ℃, 22.4 L : 화학에서 쓰는 표준상태로, 1몰의 이상기체가 22.4 L를 차지한다.

산업위생 분야 — 25 ℃, 24.45 L :

$22.4\times\dfrac{273+25}{273}=22.4\times\dfrac{298}{273}=24.45\ \mathrm{L}$

산업환기 분야 — 21 ℃, 24.1 L :

$22.4\times\dfrac{273+21}{273}=22.4\times\dfrac{294}{273}=24.12\fallingdotseq24.1\ \mathrm{L}$

산업위생에서 25 ℃를 쓰는 이유는 노출기준이 그 조건에서 정해지기 때문이다. 농도를 ppm과 mg/m³ 사이에서 환산할 때 나오는 익숙한 계수 24.45가 바로 이 값이다.

$\mathrm{mg/m^3}=\mathrm{ppm}\times\dfrac{M}{24.45},\qquad \mathrm{ppm}=\mathrm{mg/m^3}\times\dfrac{24.45}{M}$

산업환기에서 21 ℃(정확히는 21.1 ℃, 화씨 70도)를 쓰는 것은 송풍기와 덕트 계산의 기준을 실내 상온에 맞추기 위해서다. 이 조건의 공기 밀도가 약 1.2 kg/m³이며, 속도압에서 유속을 구하는 $V=4.043\sqrt{VP}$ 같은 간이식이 모두 이 밀도를 전제로 한다.

세 값이 22.4 → 24.45 → 24.1로 온도 순서와 어긋나 보이지만, 온도로 다시 늘어놓으면 0 ℃ < 21 ℃ < 25 ℃ 이고 부피도 22.4 < 24.1 < 24.45 로 정확히 같은 순서다.