가스산업기사 수소 — 가연성과 임계온도

수소는 가연성 기체이다. 산소는 스스로 타는 가연성 물질이 아니라 다른 물질의 연소를 돕는 보조제이다. 일산화탄소와 수소는 모두 가연성 기체이고, 산화에틸렌도 공기 중에서 쉽게 타고 폭발할 수 있는 가연성 가스이다.

임계온도는 기체를 압력만으로 액체로 만들 수 있는 가장 높은 온도이다. 임계온도보다 높은 온도에서는 아무리 압력을 높여도 액체가 되지 않는다. 수소의 임계온도는 약 -240℃로 매우 낮아 상온에서는 액화가 불가능하다. 메탄의 임계온도는 약 -82℃이고 질소는 약 -147℃이며, 이산화황은 약 157℃로 상온에서도 비교적 낮은 압력으로 액화가 가능하다.

수소는 고온에서 금속 산화물로부터 산소를 빼앗아 금속으로 만드는 환원제 역할을 한다. 고온 고압에서는 철과 반응하여 철 속의 탄소를 빼앗는 탈탄 작용을 한다. 수소와 염소를 혼합한 기체에 빛을 비추면 폭발적으로 반응하여 염화수소를 만든다.

수소는 연소하면 물을 생성한다. 수소에는 탄소가 없으므로 불완전 연소로 일산화탄소가 발생하지 않는다. 일산화탄소는 탄소를 포함한 물질이 불완전 연소할 때 발생하는 물질이다.

천연가스는 메탄을 주성분으로 하는 탄화수소 가스 혼합물이다. 천연가스는 상온 상압에서 기체 상태이며 LPG보다 액화하기 어렵다. LPG는 프로판이나 부탄 등 비교적 쉽게 액화되는 성분을 주성분으로 한다. 천연가스는 발열량이 높고 공기보다 가벼워 누출 시 상공으로 확산되지만, 적정 농도 범위에서는 불꽃이 닿으면 폭발할 수 있다.

혼합 기체의 부피는 각 성분의 질량을 분자량으로 나누어 몰수를 구하고, 각 몰수를 모두 더한 뒤 22.4L/mol을 곱하여 구한다. 수소의 분자량은 2, 질소의 분자량은 28, 암모니아의 분자량은 17이다.