2003년08월31일 6번

[연소공학]
경유의 탄소함량이 80%일 때, 이것 1㎏을 완전 연소시켰을 때 건가스중에 CO₂가 15%였다면 건연소가스량은?

① 9.96Nm3/㎏
② 7.48Nm3/㎏
③ 11.93Nm3/㎏
④ 6.67Nm3/㎏

(정답률: 20%)

문제 해설

경유의 탄소함량이 80%이므로, 1kg의 경유에는 0.8kg의 탄소가 포함되어 있습니다. 이것을 완전 연소시키면 CO2가 생성되며, 이 중 15%는 CO2입니다. 따라서 1kg의 경유를 연소시키면 0.8kg x 1.5 = 1.2kg의 CO2가 생성됩니다.

건연소가스량은 연소시킨 물질의 부피를 나타내는데, 이는 아보가드로의 법칙에 따라 생성된 기체의 몰수와 상관이 있습니다. CO2의 몰부피는 22.4L/mol이므로, 1.2kg의 CO2는 몰수로 환산하면 1200g / 44g/mol = 27.27mol입니다. 따라서 건연소가스량은 27.27mol x 22.4L/mol = 611.14L입니다.

하지만 이것은 CO2의 부피이므로, 전체 건연소가스량에서 CO2의 비율을 빼주어야 합니다. CO2의 비율은 15%이므로, 전체 건연소가스량에서 15%를 빼주면 됩니다. 따라서 건연소가스량은 611.14L / (1 - 0.15) = 718.99L입니다.

이를 Nm3로 환산하면, 718.99L / 1000 = 0.71899m3입니다. 이것을 표준상태(0℃, 1atm)에서의 부피로 환산하면, 0.71899m3 x (273K / 273+0℃) x (1atm / 1.01325atm) = 0.7007Nm3입니다. 따라서 정답은 "6.67Nm3/㎏"이 됩니다.

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