2012년09월15日 74번
[금속재료 및 용접일반] 용해 아세틸렌 가스의 충전 후와 충전 전의 무게 차이가 5kgf이었다. 15℃, 1기압으로 환산하면 아세틸렌 가스의 양은 약 몇 L 정도인가?
- ① 1500
- ② 2525
- ③ 3525
- ④ 4525
(정답률: 알수없음)
그러나, 문제에서는 가스의 양을 L로 구하라고 했으므로, 이를 구하기 위해서는 가스의 밀도를 알아야 한다. 아세틸렌 가스의 밀도는 약 1.17 kg/m^3이다.
따라서, 5kgf의 아세틸렌 가스는 다음과 같이 계산할 수 있다.
5kgf / 1.17 kg/m^3 = 4.27 m^3
그러나, 문제에서는 15℃, 1기압으로 환산하라고 했으므로, 이를 고려해야 한다. 이를 위해서는 가스의 온도와 압력에 따른 가스의 부피 변화를 고려해야 한다.
아세틸렌 가스는 이상 기체로서, 이상 기체 법칙을 따른다. 이상 기체 법칙은 PV = nRT로 표현되며, 여기서 P는 압력, V는 부피, n은 몰수, R은 기체 상수, T는 온도를 나타낸다.
따라서, 문제에서 주어진 조건에 따라, 아세틸렌 가스의 부피는 다음과 같이 계산할 수 있다.
V = nRT/P
여기서, n은 몰수이며, 아세틸렌 가스의 몰량은 다음과 같이 계산할 수 있다.
n = m/M
여기서, m은 질량이고, M은 몰질량이다. 아세틸렌 가스의 몰질량은 26.04 g/mol이다.
따라서, 아세틸렌 가스의 몰수는 다음과 같이 계산할 수 있다.
n = 5kgf / 26.04 g/mol = 191.9 mol
따라서, 아세틸렌 가스의 부피는 다음과 같이 계산할 수 있다.
V = nRT/P = (191.9 mol) x (8.31 J/mol-K) x (15 + 273.15 K) / (1 atm x 101.3 kPa/atm) = 4,525 L
따라서, 정답은 "4525"이다.