(A0) 공학계산에서 숫자만으로 계산하는 것은 전혀 의미가 없습니다. 생각없이 "공식" 좋아하고 의미없는 "숫자계산"만 하려거든 아예 공학공부를 포기하고 다른 일 하는것이 더 보람된 삶을 살아갈 수 있습니다.
수식에 사용되는 모든 상수, 정수등을 포함하여 모든 변수들은 사용하는 단위를 적용해야 맞는 계산이 됩니다.
공학수식중 실험조건에 맞추어 만들어진 수식에서 특정 매개변수를 사용하고 있다고 할 경우라고 하더라도 동일 조건의 단위를 사용하지 않는다면 무의미한 식이 되며 사고를 칠 수 있습니다. 1 metric ton (1000 kg)은 흔히 1 long ton이라고 부르기도 하며 그 질량은 약 2200 lb에 해당합니다. 그런데 위성을 쏘아올리기 위해 연료를 투입하는 과정에서 NASA 엔진니어가 이를 1 short ton (=2000 lb)으로 알고 연료를 약 10% 정도 부족하게 투입하는 바람에 값비싼 인공위성과 발사체를 날려버리고 만 일은 아주 유명한 실화입니다
(A1) 질문에서 언급하고 있는 수식은 아주 유명한 이상기체 방정식인데 각 기호들은 정해진 단위를 사용해야 하며 그에 따라 상수 R의 숫자와 단위도 달라집니다.
(1) 1 g-mole의 기체가 표준상태(대기압 0℃)에서 22.4L 가 되는데 기체상수를 모른다고 하고 이를 비례,반비례적으로로 나타내보고 반응기 부피가 124L로 계산하고 있는데 반응기는 실제 내부부피를 적용하면 됩니다.
만일 그 물질이 모두 증발해서 용기를 채우고 있다고 가정하면
1 몰수: 942/1=942 배, 부피:124/22.4 =5.53배, 온도:423/273=1.55배인데 몰수와 절대온도는 비례, 부피는 반비례 할 것이므로... 결국 계산상의 압력은 1 atm * 942/5.53*1.55 = 264 기압정도로 나타납니다. P=n RT/V로 계산해도 같은 값인데 여기서도 용기내 물질이 모두 증발해서 압력을 나타낼 때라고 가정하는 것이어서 그리 높게 계산된 것입니다.
온도가 임계온도 이상인 경우(액상이 존재하지 않는경우)라든가 액이 모두 증발된 경우라면 모두 기체상태로 채워져 기체법칙 수식에 의한 압력을 나타내게 되지만, 액의 증발온도 이하인 경우라면 이 계산방법은 맞지 않습니다.
(2) 실제로 질문의 경우에서 나타내는 압력은 Acrylonitrile의 임계온도가 192℃이므로 150℃의 온도라면 미처 증발하지 않은채 액상으로 남아있게 될 것이며 그 때의 용기내 압력은 바로 150도에서의 증기압을 나타낼 것입니다.
온도에 따른 Acrylonitrile의 증기압을 조사해 보도록 하세요.
(3) 참고로... 기체상수 0.082 L-atm/K-gmole은 정확히 22.414 L-1atm/273.15K/1gmole를 숫자와 단위로 나타낸 값입니다.
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