9급국가직공무원 2007-04-14 화학공학일반 16번 문제 해설

요약: 표준 상태 공기 밀도를 기준으로 380 mmHg, 273 K에서 산소 32kg의 비중을 계산해야 합니다.

정답 근거:
- 비중 계산 공식:
\[ 비중 = \frac{\rho_{O₂}{\rho_{공기}} × \frac{P_{기준}}{P_{O₂} × \frac{M_{기준}}{M_{O₂} \]
- 표준 상태 밀도 (\rho_{공기}): 대략 1.225 \, kg/m³ (32°C, 760 mmHg에서 공기 밀도)
- P_{기준} = 760 \, mmHg, P_{O₂ = 380 \, mmHg
- M_{기준} = 29 \, g/mol (공기 평균 분자량), M_{O₂ = 32 \, g/mol

계산 결과:
\[ 비중 ≈ (1.225 × 760 × 32/29 × 380) ≈ 0.3 \]

오답 포인트:
- 옵션 1, 2: 밀도 차이와 압력 차이를 고려하지 않고 계산하지 않아 발생.
- 옵션 4: 비중 계산 시 분자량 비율과 압력 비율의 중요성을 간과.

핵심 개념:
- 비중: 특정 기체의 밀도를 표준 상태의 공기 밀도와 비교한 값.
- 이상기체 법칙: PV = nRT를 통해 압력과 밀도 간 관계 파악.

마무리 요약: 산소의 비중은 주어진 압력과 온도 조건에서 공기 대비 약 0.3으로 계산되며, 이는 분자량과 압력 차이에 의해 결정됩니다.