강좌 조교입니다. 시험은 다들 잘 보셨는지요?

개인적으로 오늘 시험문제 중 4번이 가장 까다롭고 어려웠다고 생각되는데요
이 4번 문제에 대해 논란이 커져서 제가 여기에 대해 설명을 드리고자 합니다.

문제에서 A의 몰유량이 반으로 줄고 희석제 C의 공급속도가 변하지 않는다고 했는데요
우선 C의 공급속도라는 것은 공급되는 유량이 일정하다는 의미겠지요.
그런데 A의 "몰유량(Fa0)"이 변하면 농도(Ca0)가 변할 수도 있고 부피유량(v0)이 변할 수도 있지 않느냐고,
문제에 조건이 부족한 것 아니냐고 의문을 가지신 분들이 많았습니다.

결론부터 말씀드리면 문제의 의도는 부피유량의 변화입니다.
A 농도의 변화는 A와 희석제 C의 공급유량을 조절함으로써 일어나는 것입니다.

어쨌든 A의 부피유량 및 전체 부피유량이 변하지 않으면서
A의 농도만 1/2로 하여 공급할 수도 있지 않느냐고 생각하시는 분들 계시겠지만
문제에서와 같이 "isothermal gas phase reaction"에서 A의 농도를 줄인다는 것은
solvent와 solute의 양을 조절하는 것이 아니라 순수한 A의 압력을 조절한다는 것입니다.
그런데 희석제 C의 유량이 변하지 않고 그 외의 inert가 없으므로 A에 대해 가압을 하면
C 및 전체 system의 압력이 변하게 되고 이 때 C의 몰유량도 변하게 됩니다.
문제의 조건이 성립하지 않는 것이죠.
따라서 A와 C의 압력을 유지하면서, 즉 C의 공급속도가 변하지 않게 하면서
A의 몰유량을 변화시킨다는 것은 A의 부피유량을 조절하는 것을 의미합니다.

덧붙여 말씀드리자면, 실제 공정에서 기체를 반응기 내부로 공급할 때
storage tank에 담긴 기체를 pump를 이용해서 공급합니다.
이때 기체의 압력은 tank 내부의 압력과 같도록 거의 일정하게 유지되면서 공급되고
실제 원하는 몰유량(질량유량)을 맞춰주기 위해서는 pump의 유량을 조절해야 합니다.
(pump를 지난 후의 압력은 반응기 내부의 압력과 같다고 보시면 됩니다.)
아주 특수한 경우가 아니라면 농도가 아닌 유량을 조절하는 것이 일반적이죠.

이해가 충분히 되셨는지 모르겠습니다.
더 궁금하신 점이 있으시면 언제든지 질문해주시기 바랍니다.

그리고 문제의 설명이 완전하지 않았다고 하는 점은 어느 정도 인정합니다.
분명 어느 정도 혼란을 일으킬 수 있었던 부분은 있었을 겁니다.
따라서 배점에 대해서는 교수님과 상의 후에 추후에 공지해드리겠습니다.
만일 조건을 다르게 해서 푸셨더라도 타당한 논리로 전개하신 부분에 대해서는
부분점수를 다 인정해드릴테니 너무 걱정은 하지 않으셔도 될 듯 하네요.

아무쪼록, 시험 치느라 모두 고생 많으셨구요,
목요일 강의시간에 뵙도록 하겠습니다.