개념 한 쪽
소방설비산업기사(기계) 혼합가스의 성분 — 분압과 약제 방사량
혼합기체의 전체 압력은 각 성분기체의 분압을 더한 값이다. 분압은 각 기체의 질량과 기체상수, 온도, 용기 체적을 상태방정식에 넣어 따로 구한다. 계기압력은 절대압력에서 대기압을 뺀 값이고, 방호구역에 방사된 이산화탄소량은 몰수를 거쳐 질량으로 바꾼다. 이산화탄소의 비중량은 밀도에 중력가속도를 곱해 구한다.
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뜻
달톤의 법칙에 따라 혼합기체의 전체 압력은 성분별 분압의 합이다. 10m³ 용기에 산소 2kg과 수소 2kg이 30℃로 들어 있으면, 산소 분압은 2×259.8×303/10으로 약 15.75kPa이고 수소 분압은 2×4147×303/10으로 약 251.42kPa이다. 두 값을 더하면 전체 압력이 약 267.2kPa가 된다.
계기압력은 절대압력에서 대기압을 뺀다. 산소 밀도가 25℃에서 2.0kg/m³이고 기체상수가 259.8J/(kg·K)이면 절대압력은 2×259.8×298로 약 155kPa이다. 대기압 97kPa을 빼면 계기압력은 약 58kPa가 된다.
방호구역에 방사된 약제량은 몰수로 구한다. 20m³ 방호구역이 30℃, 101kPa이 되었으면 n=PV/(RT)에 압력 101kPa, 체적 20m³, 온도 303K, 일반기체상수 8.314를 넣어 몰수를 계산하고, 이산화탄소 몰질량 44를 곱해 약 35.3kg이 된다. 18m³, 27℃, 101kPa 조건에서는 같은 방법으로 약 32.1kg이 된다.
비중량은 단위 체적당 무게다. 800kPa, 80℃의 이산화탄소는 상태방정식으로 밀도를 구한 뒤 중력가속도를 곱해 약 117.6N/m³가 된다. 몰질량 44와 절대온도 353K를 쓰고, 압력은 Pa로 맞춘다.
예제
선지 판단은 혼합기체의 전체 압력을 성분별 분압의 합으로 구하는지, 분압을 각 기체의 질량·기체상수·온도·체적으로 따로 계산하는지, 계기압력에서 대기압을 빼는지, 방사량을 몰수와 몰질량으로 환산하는지, 비중량을 밀도에 중력가속도를 곱해 구하는지에서 갈린다.
자주 묻는 물음
- 혼합기체의 전체 압력은 어떻게 구하나요?
- 각 성분의 분압을 따로 계산해 더합니다. 분압은 그 기체의 질량과 기체상수, 온도, 체적으로 구합니다.
- 계기압력과 절대압력의 차이는 무엇인가요?
- 계기압력은 절대압력에서 대기압을 뺀 값입니다. 상태방정식에는 절대압력을 넣습니다.
- 방사된 이산화탄소량은 어떻게 구하나요?
- PV=nRT로 몰수를 구한 뒤 몰질량 44를 곱해 질량으로 바꿉니다.
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