2010년05월09일 38번

[연소공학]
중유 중 황(S)함량 3%인 것을 6400kg/h 로 연소할 때 5분 동안 생성되는 화상화물의 양(Sm³)은?

① 5.6
② 11.2
③ 22.4
④ 134.4

(정답률: 46%)

문제 해설

화상화물의 양은 연소 시 생성되는 화학 반응에 따라 다르게 결정된다. 이 문제에서는 중유 중 황(S) 함량이 3%인 것을 연소시키는 경우를 다루고 있다.

중유 중 황(S) 함량이 3%이므로, 6400kg 중에 황은 0.03 x 6400 = 192kg이다. 이 황이 연소되면 SO₂로 변환된다.

SO₂의 분자량은 64g/mol이므로, 192kg의 황은 192000g / 64g/mol = 3000mol의 SO₂로 변환된다.

SO₂의 밀도는 2.92g/L이므로, 3000mol의 SO₂는 3000mol x 22.4L/mol x 2.92g/L = 196608g = 196.608kg의 SO₂가 생성된다.

따라서, 5분 동안 생성되는 화상화물의 양은 196.608kg / 60분 x 5분 = 6.5536kg = 6.5536m³이다.

하지만, 이 문제에서는 화상화물의 양을 Sm³으로 표기하라고 했으므로, 6.5536m³을 Sm³으로 변환해야 한다.

Sm³은 표준상태에서의 기체의 부피를 나타내는 단위이다. 표준상태는 온도가 0℃이고 압력이 1 atm인 상태이다. 따라서, 6.5536m³을 표준상태에서의 부피로 변환하기 위해서는 온도와 압력을 고려해야 한다.

온도가 0℃일 때, 기체의 부피는 22.414L/mol이다. 따라서, 6.5536m³은 6.5536m³ x 1000L/m³ / 22.414L/mol = 292.3mol의 기체 부피가 된다.

압력이 1 atm일 때, 1mol의 기체 부피는 24.45L이다. 따라서, 292.3mol의 기체 부피는 292.3mol x 24.45L/mol = 7143.4L = 7.1434Sm³이 된다.

따라서, 5분 동안 생성되는 화상화물의 양은 7.1434Sm³이다. 이 값은 보기에서 "11.2"가 아니므로, 정답은 "11.2"가 아니다.

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