[보건환경학��] 2022년 2학기 실내공기오염괿�리 중간시험과제물 공통(보일법칙, 생체지표 등)

1. ‘보일 법칙’을 설명하고 이를 이용한 연습 문제 한 개를 만드시오.

1) 개념
보일의 법칙(Boyle's law)은 용기의 부피가 감소할 때 용기 내 기체의 압력이 증가하는 경향을 나타내는 실험 법칙이다. 온도왿� 기체의 양이 일정한 닫힌 계 내에서 일정한 질량의 이상 기체가 가하는 절대압력은 그것이 차지하고 있는 부피에 반비례한다.
보일의 법칙을 수식으로 표현하면


여기서 P는 기체의 압력, V는 기체의 부피, k는 상수를 의미한다.
비례 상수 k는 기체의 종류왿� 온도에 따라 다르며, 이러한 조건들이 고정되면 k의 값도 일정하다.
이 방정식은 밀폐된 공간에서 온도가 일정할 때 일정한 질량의 기체에 대해 압력과 부피의 곱은 상수라는 의미다. 따라서 같은 조건에서 압력과 부피의 변화가 있다면 아래왿� 같이 표현할 수 있다.

P1과 V1는 처음 상태의 압력과 부피를, P2과 V2는 최종 상태의 압력과 부피를 의미한다. 이 방정식은 기체가 담긴 용기의 부피가 증가하면 그에 비례해서 기체의 압력은 감소함을 보여준다. 마찬가지로 부피가 감소하면 압력은 증가한다.

2) 문제풀이
[문제] 0 ℃, 1기압에서 부피가 15L인 기체가 있다. 온도를 일정하게 유지하며 이 기체의 부피를 5L로 만들 때 기체의 압력은?

[정답] 3기압
[설명] 보일 법칙에 의하면 기체의 부피왿� 압력의 곱은 일정하므로 기체의 압력(P)은 1기압 * 15L = P* 5L에서 P=3기압이다.


2. 온도왿� 압력이 인 실내 공간에 존재하는 의 농도가 이다. 실내 공간의 부피가 이고 의 농도 분포가 일정할 때, 실내 공간에 존재하는 의 질량을 구하는 과정에 대해 자세히 기술하시오.

ppm은 part per million, 즉 10x-6을 의미하는 것으로 100만 개의 혼합기체 분자 중에 1개 분자의 오염물질이 존재하는 것을 가리킨다. 이 단위가 쓰이는 기준으로 질량, 부피, 분자 수, 탄소원자수 등을 들 수 있다.
단위농도는 어떠한 물질의 함량을 일정한 물리량에 대비하여 나타낸 농도를 말한다. 공기 중 오염물질의 농도는 일반적으로 무단위 농도인 ppm 또는 단위 농도인 질량농도(mg/m3, ㎍/m3, ng/m3...) 로 표시할 수 있다.


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