체적이 0.1 m3인 용기 안에 메탄(CH4)과 공기 혼합물이 들어 있… | [가스기사 필기] 23년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[가스기사 필기] 23년 1회차

체적이 0.1 m³인 용기 안에 메탄(CH₄)과 공기 혼합물이 들어 있다. 공기는 메탄을 연소시키는데 필요한 이론 공기량보다 20%가 더 들어 있고 연소 전 용기의 압력은 300kPa이고, 온도는 90°C이다. 연소 전 용기 안에 있는 메탄의 질량은 약 몇 kg인가? (단, 질소와 산소의 혼합비율은 79 : 21이다.)

0.0128

0.0438

0.0749

0.1053

해설

용기 안 혼합기체의 전체 몰수는  $n=\dfrac{PV}{RT}=\dfrac{300\times 0.1}{8.314\times 363}=9.94\times 10^{-3}\,\mathrm{kmol}$ 이다.
메탄 1 kmol당 이론산소 2 kmol의 1.2배인 2.4 kmol이 필요하므로
공기는  $\dfrac{2.4}{0.21}=11.43\,\mathrm{kmol}$ , 메탄까지 합하면 12.43 kmol이 되어
메탄의 몰분율은  $1/12.43$ 이다.
따라서 메탄의 질량은  $9.94\times 10^{-3}\times\dfrac{1}{12.43}\times 16\approx 0.0128\,\mathrm{kg}$ 이다.

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