2017년05월07일 23번
[연소공학] 프로판가스 10㎏ 을 완전 연소시키는데 필요한 공기의 양은 약 얼마인가?
- ① 12.1m3
- ② 121m3
- ③ 44.8m3
- ④ 448m3
(정답률: 65%)
문제 해설
프로판가스(C3H8)의 화학식을 보면, 1 분자의 프로판가스가 연소할 때 5 분자의 산소(O2)가 필요합니다. 이를 화학반응식으로 나타내면 다음과 같습니다.
C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O
따라서 10kg의 프로판가스를 연소시키려면, 다음과 같은 양의 산소가 필요합니다.
10kg C3H8 × (1 mol C3H8 / 44.1 kg C3H8) × (5 mol O2 / 1 mol C3H8) × (22.4 L O2 / 1 mol O2) = 253.5 L O2
여기서 1 mol의 기체는 22.4 L의 부피를 차지한다는 것을 이용하였습니다.
따라서, 253.5 L의 산소가 필요하므로, 공기의 주요 구성 성분인 질소(N2)와 산소(O2)의 비율을 고려하여 다음과 같은 계산을 할 수 있습니다.
공기 1 L당 질소 0.78 L, 산소 0.21 L이 들어있습니다. 따라서, 1 L의 공기는 0.78 L / 0.21 L = 3.71 배의 질소가 들어있습니다.
253.5 L의 산소를 포함하는 공기의 양은 다음과 같습니다.
253.5 L O2 × (1 L 공기 / 0.21 L O2) = 1207.1 L 공기
따라서, 10kg의 프로판가스를 연소시키려면 약 121m3의 공기가 필요합니다.
C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O
따라서 10kg의 프로판가스를 연소시키려면, 다음과 같은 양의 산소가 필요합니다.
10kg C3H8 × (1 mol C3H8 / 44.1 kg C3H8) × (5 mol O2 / 1 mol C3H8) × (22.4 L O2 / 1 mol O2) = 253.5 L O2
여기서 1 mol의 기체는 22.4 L의 부피를 차지한다는 것을 이용하였습니다.
따라서, 253.5 L의 산소가 필요하므로, 공기의 주요 구성 성분인 질소(N2)와 산소(O2)의 비율을 고려하여 다음과 같은 계산을 할 수 있습니다.
공기 1 L당 질소 0.78 L, 산소 0.21 L이 들어있습니다. 따라서, 1 L의 공기는 0.78 L / 0.21 L = 3.71 배의 질소가 들어있습니다.
253.5 L의 산소를 포함하는 공기의 양은 다음과 같습니다.
253.5 L O2 × (1 L 공기 / 0.21 L O2) = 1207.1 L 공기
따라서, 10kg의 프로판가스를 연소시키려면 약 121m3의 공기가 필요합니다.
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