어느 사업장에서 톨루엔(C6H5CH3)의 농도가 0℃일 때 100ppm이었다. 기압의 변화 없이 기온이 25℃로 올라갈 때 농도는 약 몇 mg/m3인가?

[해설]
이 문제는 온도 변화에 따른 가스상 물질의 농도 환산을 계산하는 문제입니다.
ppm을 mg/m3로 변환할 때는 온도와 분자량을 고려해야 합니다.

[출제 포인트]
1. 가스상 물질의 농도 단위 환산 능력 평가
2. 온도 변화가 농도에 미치는 영향 이해
3. 분자량 계산 능력

[주요 개념]
1. 톨루엔(C6H5CH3)의 분자량 계산: (12×7 + 1×8) = 92
2. ppm을 mg/m3로 환산하는 공식:
mg/m3 = (ppm × 분자량) / (24.45 × (273+t)/273)
* 24.45는 25℃에서의 몰부피
* t는 섭씨온도
3. 온도가 상승하면 기체가 팽창하여 단위부피당 질량농도는 감소함

[계산과정]
1. 톨루엔 분자량 = 92
2. mg/m3 = (100 × 92) / (24.45 × 298/273) = 376mg/m3
3. 따라서 정답은 4번 376mg/m3

톨루엔의 농도 변화 계산에 대해 자세히 알아보겠습니다!

이 문제는 온도 변화에 따른 가스 농도 환산을 다루고 있습니다. ppm을 mg/m3로 변환할 때는 다음 공식을 사용합니다:
mg/m3 = (ppm × 분자량 × P) / (R × T)

톨루엔(C6H5CH3)의 분자량은 92g/mol이며, 0℃(273K)에서 25℃(298K)로 온도가 변화했습니다.
주어진 조건:
- 초기 농도: 100ppm
- 분자량: 92g/mol
- 온도 변화: 0℃ → 25℃
- 기압: 일정

계산 과정:
1) 0℃에서의 농도를 먼저 구합니다: 100ppm = 384mg/m3
2) 온도 변화에 따른 보정: 384 × (273/298) = 376mg/m3

이는 샤를의 법칙에 따른 것으로, 기압이 일정할 때 온도가 증가하면 부피가 증가하여 농도는 감소합니다.