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1[가스기능장 필기] 16년 1회차
반데르 바알스의 식은 문제 이미지로 나타낸다. 메탄가스를 150[atm], 40[L], 30[℃]의 고압용기에 충전할 때 들어갈 수 있는 가스의 양은 약 얼마인가? (단, a=2.26[L2atmmol, b=4.30×10-2Lmol이다.)
1
30[mol]
2
154[mol]
3
304[mol]
4
504[mol]
해설

그림의 식은 반데르발스 상태식 (P+n2aV2)(V−nb)=nRT\left(P+\dfrac{n^{2}a}{V^{2}}\right)(V-nb)=nRT 이므로, P=150 atm, V=40 L, T=303 K 를 넣고 몰수 n 을 구하면 된다.

a=2.26, b=0.043 을 대입하면
(150+2.26n2402)(40−0.043n)=n×0.082×303\left(150+\dfrac{2.26n^{2}}{40^{2}}\right)(40-0.043n)=n\times 0.082\times 303
n=304 일 때 좌변 (150+130.5)×26.93≈7554(150+130.5)\times 26.93\approx 7554, 우변 304×0.082×303≈7557304\times 0.082\times 303\approx 7557 로 양변이 맞아떨어진다.

따라서 충전할 수 있는 메탄은 약 304 mol 이다. 같은 조건을 이상기체식으로만 풀면 n=PVRT≈242 moln=\dfrac{PV}{RT}\approx 242\,\mathrm{mol} 이 나오는데, 고압에서는 분자 간 인력 보정항이 커서 실제 충전량이 이보다 많아진다.

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